Объявление функций-членов со спецификатором const

В языке C++ предусмотрена возможность объявить метод класса таким образом, что такому методу будет запрещено изменять значения переменных-членов класса. Для этого в объявлении функции используется ключевое слово const, стоящее после круглых скобок, но перед точкой с запятой. Например, объявим таким образом функцию-член SomeFunction(), которая не принимает аргументов и возвращает значение типа void:

void SomeFunction() const;

Функции доступа к данным часто объявляются со спецификатором const. В классе Cat есть две функции доступа:

void SetAge(int anAge);

int GetAge();

Функция SetAge() не может быть объявлена со спецификатором const, поскольку она изменяет значение переменной-члена itsAge. А в объявлении функЦии.^Аде() может и даже должен использоваться спецификатор const, поскольку она не должна ничего изменять в классе. Функция GetAge() просто возвращает текущее значение переменной-члена itsAge. Следовательно, объявление этих функций необходимо записать в таком виде:

void SetAge(int anAge);

int GetAge() const;

Если некоторая функция объявлена с использованием спецификатора const, а в ее выполнении происходит изменение какого-либо члена объекта, то компилятор покажет сообщение об ошибке. Например, если записать функцию GetAge() таким образом, чтобы она подсчитывала, сколько раз запрашивался возраст объекта Cat, будет обязательно сгенерирована ошибка компиляции, поскольку при таком подсчете (т.е. при вызове функции GetAge()) происходит изменение объекта Cat.

Примечание: Используйте спецификатор const везде в объявлениях функций-членов, если они не должны изменять объект. Это позволит компилятору лучше отслеживать ошибки и поможет вам при отладке программы.

Использовать const в объявлениях методов, не изменяющих объект, считается хорошим стилем программирования. Это позволяет компилятору лучше отслеживать ошибки еще до запуска программы на выполнение.

Чем отличается интерфейс от выполнения класса

Как уже упоминалось, клиенты — это составные части программы, которые создают и используют объекты вашего класса. Открытый интерфейс класса (объявление класса) можно представить себе в виде соглашения с этими клиентами, в котором указываются способы взаимодействия клиентов с классом.

Например, в объявлении класса Cat указывается, что программа-клиент может инициализировать любой возраст объекта этого класса с помощью функции доступа SetAge() и возвратить это значение с помощью функции доступа GetAge(). При этом гарантируется, что каждый объект класса Cat сможет вывести сообщение Meow на экран с помощью функции-члена Meow(). Обратите внимание, что в открытом интерфейсе класса ничего не говорится о закрытой переменной-члене itsAge, которая используется при выполнении класса и не должна интересовать клиентов. Значение возраста можно возвратить из объекта с помощью GetAge() и установить с помощью SetAge(), но сама переменная itsAge, в которой хранится это значение, скрыта от клиентов.

Если объявить функцию GetAge() со спецификатором const, а именно этого требуют правила хорошего тона программирования, в соглашение также будет внесен пункт о том, что функцию GetAge() нельзя использовать для изменения значений объекта класса Cat.

В языке C++ осуществляется строгий контроль за типами данных, поэтому подобное соглашение между классом и клиентами будет законом для компилятора, который сгенерирует ошибку компиляции в случае нарушения этого соглашения. В листинге 6.5 показан пример программы, которую не удастся скомпилировать из-за нарушения этих самых соглашений.

Предупреждение: Листинг 6.5 не компилируется!

Листинг 6.5. Пример нарушения соглашений интерфейса

1: // Пример ошибки компиляции, связанной

2: // с нарушениями соглашений интерфейса класса

3:

4: #include <iostream.h> // для объекта cout

5:

6: class Cat

7: {

8: public:

9:    Cat(int initialAge);

10:    ~Cat();

11:    int GetAge() const; // метод доступа const

12:    void SetAge (int age);

13:    void Meow();

14: private:

15:    int itsAge;

16: };

17:

18: // конструктор класса Cat

19: Cat::Cat(int initialAge)

20: {

21:    itsAge = initialAge;

22:    cout << "Cat constructor\n";

23: }

24: Cat::~Cat() // деструктор, который не выполняет никаких действий

25: {

26:    cout << "Cat destructor\n";

27: }

28: // функция GetAge объявлена как const,

29: // но мы нарушаем это условие!

30: int Cat::GetAge() const

31: {

32:    return (itsAge++); // это нарушение соглашения интерфейса!

33: }

34:

35: // определение функции SetAge как открытого

36: // метода доступа к данным класса

37:

38: void Cat::SetAge(int age)

39: {

40:    // присваиваем переменной-члену itsAge

41:    // значение переданного парйметра age

42:    itsAge = age;

43: }

44:

45: // Определение метода Meow

46: // возвращает void

47: // параметров нет

48: // используется для вывода на экран текста "Meow"

49: void Cat::Meow()

50: {

51:    cout << "Meow.\n";

52: }

53:

54: // демонстрирует различные нарушения

55: // интерфейса, что приводит к ошибкам компиляции

56: int main()

57: {

58:    Cat Frisky; // не соответствует обьявлению

59:    Frisky.Meow();

60:    Frisky.Bark(); // Нет, кошки не лают.

61:    Frisky.itsAge = 7; // переменная itsAge закрыта

62:    return 0;

63: }

Анализ: Как упоминалось выше, эта программа не компилируется. Поэтому и отсутствуют результаты ее работы.

Эту программу было забавно писать, поскольку в нее специально закладывались ошибки.

В строке 11 GetAge( )объявляется как функция доступа к данным-членам класса без права их изменения, на что указывает спецификатор const. Однако в теле функции GetAge(), а именно в строке 32, выполняется приращение переменной-члена itsAge. А поскольку этот метод объявлен как const, он не имеет права изменять значение переменной itsAge. Следовательно, во время компиляции программы на этой строке будет зафиксирована ошибка.

В строке 13 объявляется метод Meow(), в этот раз без использования ключевого слова const. И хотя такое упущение не является ошибкой, это далеко не лучший стиль программирования. Если учесть, что этот метод не должен изменять значения переменных-членов класса Cat, то его следовало бы определить со спецификатором const.

В строке 58 показано определение объекта класса Cat с именем Frisky. В этом варианте программы класс Cat имеет конструктор, который принимает в качестве параметра целочисленное значение. Это означает обязательность передачи параметра заданного типа. Поскольку в строке 58 никакой параметр не передается, компилятор зафиксирует ошибку.

Примечание: Если в классе объявляется какой-либо конструктор, компилятор в этом случае не станет предлагать со своей стороны никакого другого конструктора даже если определение объекта по форме не будет coответствовать объявленному конструктору. В подобных случаях компилятор покажет сообщение об ошибке.

В строке 60 вызывается метод Bark(). Этот метод вообще не был объявлен, следовательно, ни о каком его использовании и речи быть не может.

В строке 61 делается попытка присвоить переменной itsAge значение 7. Поскольку переменная itsAge относится к числу закрытых данных-членов, то при компиляции программы здесь будет зафиксировано покушение на частную собственность класса.

Почему для отслеживания ошибок лучше использовать компилятор

Кажется невероятным написать программу не допуская никаких ошибок. Тем не менее некоторые программисты способны на подобные чудеса, хотя, конечно, таких кудесников очень немного. Большинство из них, как и все нормальные люди делают ошибки. Поэтому нашлись программисты, которые разработали систему, способную помочь в отслеживании ошибок путем перехвата и исправления их на ранней стадии создания программ. Хотя сообщения об ошибках, выявленных компилятором, действуют на нервы, это намного лучше возникновения ошибок при выполнении программы. Если бы компилятор был менее дотошный, то велика вероятность, что ваша программа дала бы сбой в самый неподходящий момент, например во время презентации.

Ошибки компиляции, т.е. ошибки, выявленные на стадии компиляции, гораздо безобиднее ошибок выполнения, которые проявляются после запуска программы. Компилятор будет дотошно и однотипно сообщать об обнаруженной им ошибке. Напротив, ошибка выполнения может не обнаруживать себя до поры до времени, но потом проявиться в самый неподходящий момент. Поскольку ошибки компиляции заявляют о себе при каждом сеансе компиляции, то их легко идентифицировать и исправить, чтобы больше о них не вспоминать. Чтобы добиться создания программ, которые не станут со временем выкидывать фокусы, программист должен помочь компилятору в отслеживании ошибок, используя спецификаторы в объявлениях для предупреждения возможных сбоев.