面试题：C++中const成员函数的状态保护基础

Question

在C++中，简述为什么要在成员函数声明中使用const关键字来保护对象状态？请举例说明在const成员函数中修改成员变量可能会导致的编译错误情况。

Answer 1

使用const关键字保护对象状态的原因

1. 数据完整性：防止成员函数意外修改对象的成员变量，确保对象的状态在调用该函数期间保持不变，维护数据的完整性。这对于只读操作非常重要，例如获取对象的属性值。
2. 接口清晰性：在类的接口层面明确告知调用者该函数不会修改对象的状态，增强代码的可读性和可维护性。调用者可以放心调用该函数，不用担心对象状态被改变。
3. 支持const对象调用：如果一个对象被声明为const，只有声明为const的成员函数才能被调用。这样可以保证const对象的状态不会被意外修改。

const成员函数中修改成员变量导致编译错误的示例

#include <iostream>

class MyClass {
private:
    int data;
public:
    MyClass(int value) : data(value) {}

    // const成员函数
    int getData() const {
        // 下面这行代码会导致编译错误
        // data = 10; // error: assignment of member 'MyClass::data' in read-only object
        return data;
    }
};

int main() {
    MyClass obj(5);
    const MyClass constObj(10);

    std::cout << "obj.getData(): " << obj.getData() << std::endl;
    std::cout << "constObj.getData(): " << constObj.getData() << std::endl;

    return 0;
}

在上述代码中，getData 是一个 const 成员函数，试图在该函数中修改 data 成员变量会导致编译错误。因为 const 成员函数承诺不修改对象的状态，而修改成员变量违反了这一承诺。如果取消注释 data = 10; 这行代码，编译时会提示 “assignment of member 'MyClass::data' in read-only object” 的错误信息。