C++ 常量对象及常量成员函数

#include <stdexcept>
#include <iostream>struct Vector2
{float x;float y;// 通过[0]或[1]访问x或y分量float& operator[](int index){switch (index){case 0: return x;case 1: return y;default:throw std::out_of_range("Invalid Vector2 index!");}}const float& operator[](int index) const{switch (index){case 0: return x;case 1: return y;default:throw std::out_of_range("Invalid Vector2 index!");}}// 减法操作符Vector2 operator-(const Vector2 &other) const{return {x - other.x, y - other.y};}
};

在这个示例中，通过重载 operator[] 函数来实现索引器的功能。这个函数接受一个整数参数 index ，并根据其值返回相应的成员（ x 或 y ）的引用。如果index的值无效（不是0或1），它将抛出一个 std::out_of_range 异常。operator- 被声明为一个 const 成员函数，这样就可以在常量对象上调用它。

使用示例：

int main()
{Vector2 vec;vec[0] = 1.0f;vec[1] = 2.0f;std::cout << "x: " << vec[0] << ", y: " << vec[1] << std::endl;const Vector2 zero = {0.0f, 0.0f};Vector vec2 = zero - vec;std::cout << "x: " << vec2[0] << ", y: " << vec2[1] << std::endl;return 0;
}

在上面的示例中，首先创建了一个 Vector2 类型的对象 vec ，使用索引器将值赋给了x和y分量。然后，使用索引器获取了x和y分量的值并进行打印。接着，创建了一个名为 zero 的常量 Vector2 对象，它的 x 和 y 分量都是 0。使用减法操作符 Vector2 operator-(const Vector2 &other) const 将 zero 减去 vec，得到一个新的向量 vec2，然后打印了 vec2 的 x 和 y 分量的值。

float& operator[](int index) 和 const float& operator[](int index) const 是C++中的两个不同的函数签名，它们的区别在于是否允许在调用该函数时修改对象的成员。

const float& operator[](int index) const 和 Vector2 operator-(const Vector2 &other) const 是为了提供对常量对象的支持，它可以在常量对象上被调用，但只能读取成员，不能修改它们。

如果代码中不会出现对常量对象的索引操作，可以只保留非常量版本的 float& operator[](int index)，这样会简化代码并提供更直接的方式来访问和修改成员。

然而，如果代码可能会涉及到常量对象，那么保留两个版本会提供更大的灵活性，并且符合良好的编程实践，因为它允许你在不同的情况下以一致的方式使用索引器。

在C++中，"涉及到常量对象"指的是在代码中使用了一个被声明为 const 的对象，或者在一个 const 成员函数中操作对象。
例如，考虑以下情况：

struct Vector2
{float x;float y;const float& operator[](int index) const{switch (index){case 0: return x;case 1: return y;default:throw std::out_of_range("Invalid Vector2 index!");}}
};int main()
{const Vector2 vec = {1.0f, 2.0f};float value = vec[0]; // 这里涉及到了一个常量对象vecreturn 0;
}

在上面的例子中，vec 是一个 const Vector2 类型的对象，因此它被视为一个常量对象。当你在一个常量对象上调用 operator[] 时，编译器会使用 const 版本的operator[]，并且它只返回一个对成员的常量引用，不允许修改。

因此，在这个例子中，float value = vec[0]; 是合法的，因为它只是读取了 vec 的 x 分量，但是任何尝试修改 vec[0] 的行为将会导致编译错误。

在C++中，将一个成员函数声明为 const 的作用是告诉编译器，这个成员函数不会修改对象的状态。也就是说，在一个 const 成员函数内部，你不能修改对象的成员变量。

在括号 () 后面的 const 称为成员函数的常量修饰符。这是为了在对象的常量实例上调用该函数时，确保该函数不会修改对象的状态。

class MyClass {
public:void someFunction() const{// 在这里，可以读取成员变量，但不能修改它们}void someOtherFunction(){// 在这里，可以读取并修改成员变量}
};

如果在一个常量对象上调用了一个非常量成员函数，编译器将会报错。

const MyClass obj;
obj.someFunction(); // 合法，因为 someFunction 被声明为 constobj.someOtherFunction(); // 编译错误，因为 someOtherFunction 没有被声明为 const

所以，const 在成员函数声明中的位置非常重要，它指定了这个函数是否可以在一个常量对象上被调用。

要注意，如果一个成员函数不会修改对象的状态，最好将其声明为 const，以便在需要时可以在常量对象上调用它。反之，如果一个成员函数会修改对象的状态，就不应该被声明为 const 。

在C++中，常量成员函数被设计成可以在常量对象上调用，也可以在非常量对象上调用。这是因为常量成员函数不会修改对象的状态，所以它们可以安全地在常量对象上执行。

例如：

class MyClass {
public:int getValue() const{return value;}private:int value;
};int main() {MyClass obj;obj.getValue(); // 在非常量对象上调用常量成员函数，是合法的const MyClass constObj;constObj.getValue(); // 在常量对象上调用常量成员函数，也是合法的return 0;
}