面试题：C++中const成员函数与非const成员函数的重载及调用规则

Question

在C++类中，有两个同名成员函数，一个是const修饰的，另一个不是。请详细说明在何种情况下会调用const版本的函数，何种情况下会调用非const版本的函数，并且分析当类对象本身是const时，调用这两种函数会出现什么情况，为什么？

Answer 1

1. 调用const版本函数的情况：

   • 当通过const对象调用成员函数时，如果存在const版本的同名函数，会调用const版本的函数。例如：

   class MyClass {
   public:
       void print() const {
           std::cout << "This is const print" << std::endl;
       }
       void print() {
           std::cout << "This is non - const print" << std::endl;
       }
   };
   int main() {
       const MyClass obj;
       obj.print();// 这里会调用const版本的print函数
       return 0;
   }
   

   • 原因是const对象不能调用非const成员函数，因为非const成员函数可能会修改对象的状态，而const对象的状态是不允许被修改的。const版本的成员函数承诺不会修改对象的状态，所以可以被const对象调用。

2. 调用非const版本函数的情况：

   • 当通过非const对象调用成员函数时，如果存在同名的const和非const版本函数，会调用非const版本的函数。例如：

   class MyClass {
   public:
       void print() const {
           std::cout << "This is const print" << std::endl;
       }
       void print() {
           std::cout << "This is non - const print" << std::endl;
       }
   };
   int main() {
       MyClass obj;
       obj.print();// 这里会调用非const版本的print函数
       return 0;
   }
   

   • 原因是非const对象既可以调用const成员函数，也可以调用非const成员函数。编译器优先选择最匹配的函数，非const对象调用时，非const版本函数更匹配，所以会调用非const版本。

3. 当类对象本身是const时：

   • 只能调用const版本的成员函数，调用非const版本函数会导致编译错误。例如：

   class MyClass {
   public:
       void print() const {
           std::cout << "This is const print" << std::endl;
       }
       void print() {
           std::cout << "This is non - const print" << std::endl;
       }
   };
   int main() {
       const MyClass obj;
       // obj.print();// 如果这里试图调用非const版本的print函数，会编译错误
       obj.print();// 调用const版本函数正常
       return 0;
   }
   

   • 原因是const对象的状态必须保持不变，非const成员函数可能会修改对象状态，这与const对象的特性相违背，所以编译器不允许const对象调用非const成员函数。