C++ const 物件與 const 成員函數深度解析

核心概念

在 C++ 中，const 關鍵字用於表達「不可修改」的語意，正確使用能提升程式碼安全性與可讀性。本文釐清 const 物件、const 成員函數、mutable 關鍵字及函數重載的關鍵規則。

五大核心規則

1. 成員函數可宣告為 const：在參數列表後加上 const，承諾不修改成員變數。
2. const 物件只能呼叫 const 成員函數：編譯器保證 const 物件不會被修改。
3. const 與非 const 成員函數可構成重載：依物件的 const 屬性自動選擇對應版本。
4. 非 const 物件優先呼叫非 const 版本：若兩者皆存在，非 const 物件會選擇非 const 函數。
5. mutable 成員可在 const 函數中修改：打破 const 限制的特殊機制，常用於快取、鎖等內部狀態。

程式碼範例解析

class Employee {
    string name;
    int age;
    mutable int x; // 可在 const 函數中修改

public:
    Employee(string n, int a) : name(n), age(a) {}

    // const 成員函數：承諾不修改 name、age
    string getName() const { return name; }

    // 非 const 版本
    void show() { cout << name << "今年" << age << "歲了" << endl; }

    // const 版本：正確語法是 const 放在參數列表後
    void show() const { 
        cout << name << "今年" << age << "歲了" << endl; 
        x = 100; // OK：mutable 允許修改
    }
};

int main() {
    Employee em("張三", 18);
    em.show(); // 呼叫非 const 版本

    const Employee em2("李四", 21);
    em2.show(); // 呼叫 const 版本
    em2.getName(); // OK
    // em2.setName("王五"); // 編譯錯誤：const 物件不可呼叫非 const 函數
}

常見錯誤與注意事項

• const 位置錯誤：const void show() 修飾的是回傳值，非成員函數屬性。正確寫法：void show() const。
• 建構子不能是 const：建構子的職責是初始化成員，必然修改物件狀態。
• getter 應加 const，setter 不能加：符合語意與 const 正確性。

最佳實踐

「凡是不修改成員的成員函數，都應宣告為 const」。這不僅能讓 const 物件使用，更能向呼叫端清楚傳達函數的副作用，是 C++ 專業開發的基本素養。