const는 간단히 말해서 개채(Object)나 변수(Variable)를 수정할 수 없도록 컴파일 타임에 보장하는 키워드를 말합니다. 따라서 const 키워드가 붙어 있다면 수정되지 않는 값, 즉 상수라는 것을 공고히 하는 것입니다.
int main()
{
const int value = 10;
value = 20; // Compile error...
value++; // Compile error..
}
해당 코드는 컴파일 에러를 발생하게 합니다. 간단히 말하면 그 이유는 const 변수의 값을 변경하려고 했기 때문입니다. 이 에러를 컴파일 타임에 발생하게 하는 것은 매우 중요합니다. 컴퓨터 뿐만 아니라 동료 프로그래머에게 해당 변수는 절대로 수정되어서는 안된다는 의미를 명백하게 전달할 수 있기 때문입니다.
하지만 주소 값에 const를 붙이는 경우에는 그 값을 수정을 하게 못할 것인지 주소값을 수정하게 못할 것인지를 결정할 수 있다. 이것은 const가 붙은 위치에 따라 달라지는데 사용 방법은 아래와 같다.
int main()
{
const int* pointerVariable = nullptr;
int normalVariable = 10;
const int normalVariable2 = 10;
pointerVariable = &normalVariable; // 해당 값을 수정한 것은 아닌 것이 된다. 주소의 값에 const가 걸려 있으므로
*pointerVariable += 1; // 주소의 값을 변경하려 했으므로 compile error
int* const pointerVariable2 = &normalVariable;
pointerVariable2 = &normalVariable2; // 주소에 const변수이므로 변경이 안된다
*pointerVariable2 += 1; // 값은 변경 가능
const int* const pointerVariable3 = &normalVariable2; // 값과 주소에 모두 const
pointerVariable3 = &normalVariable2; // 주소에 const변수이므로 변경이 안된다
*pointerVariable3 += 1; // 주소의 값을 변경하려 했으므로 compile error
return 0;
}
이 규칙은 함수의 파라미터에서도 동일하게 적용된다. 레퍼런스나 주소값에도 동일하게 붙일 수 있다. 가장 중요한 점은 함수를 호출하거나 사용하는 다른 동료들에게 이 인자가 함수 내에서 수정되지 않는다는 보장을 할 수 있다는 점이다.
const std::string getStringValue( const char* pointerVariable, const std::string& referenceVariable);
// 이 함수가 호출되는 동안에 pointerVariable, referenceVariable값의 변경은 없다라는 것을 보장한다
int main()
{
const char* pointerVariable = "Variable";
const std::string referenceVariable("Variable");
const std::String result = getStringValue(pointerVariable, referenceVariable);
return 0;
}
Class에서의 const는 사용하는 경우에 따라 다양한 의미의 const를 가질 수 있습니다. 대표적으로 맴버 함수의 선언과 정의에서 함수 뒤에 붙이는 키워드로 사용할 수 있습니다. 이 경우 이 함수 내부에서 맴버 변수의 변경은 없다라고 보장하는 것입니다.
class Date
{
public:
Date( int date );
int getDate() const; // A read-only function
void setDate( int date ) const; // A read-only function의 의도
private:
int m_date;
};
int Date::getDate() const
{
return m_date; // const의 의도에 부합하는 함수
}
void Date::setDate( int date ) const
{
m_date = date; // compile error const 키워드가 붙은 맴버함수는 맴버변수를 변경할 수 없다.
}
다음과 같이 const 키워드가 붙은 맴버함수는 수정할 수 없다. 하지만 아에 불가능한 것은 아니고 mutable 키워드가 붙은 변수는 가능하다. mutable 키워드는 맴버 함수의 const와 상관없이 값 변경이 가능하다. 그래서 mutable 키워드는 매우 신중하게 사용해야 한다. 꼭 필요한 경우가 많지 않을 것 같기 때문이다.
class Date
{
public:
Date( int date );
int getDate() const; // A read-only function
private:
int m_date;
mutable int m_callCount;
};
int Date::getDate() const
{
m_callCount += 1; // const가 붙었는데도 값을 수정할 수 있다
return m_date;
}
다음과 같이 const 키워드가 붙은 맴버함수는 수정할 수 없다. 하지만 아에 불가능한 것은 아니고 mutable 키워드가 붙은 변수는 가능하다. mutable 키워드는 맴버 함수의 const와 상관없이 값 변경이 가능하다. 그래서 mutable 키워드는 매우 신중하게 사용해야 한다. 꼭 필요한 경우가 많지 않을 것 같기 때문이다.
다음에는 맴버 변수에 const가 붙은 경우이다. 이 경우에는 초기 Class가 생성될 때 값을 초기화 하고 나서는 변경할 수 없다. 즉 Read-Only 변수가 되는 것이다.
class Date
{
public:
Date(int date);
int getDate() const;
void setDate(int date);
private:
const int m_date;
};
Date::Date(int date)
: m_date{date} // 문제없다
{
}
int Date::getDate() const
{
return m_date;
}
void Date::setDate( int date )
{
m_date = date; // compile error const 맴버변수는 생성할때만 수정 가능
}
C++11과 C++14에서 constexpr 키워드가 추가되고 발전했습니다. constexpr의 값은 가능 하면 컴파일 시간에 계산 함을 나타냅니다. 따라서 본질은 상수가 필요한 곳(Ex. 배열 선언, template 인수)에 사용할 수 있습니다.
constexpr float variable1 = 30.5; // have no problem
constexpr float variable2(108); // have no problem
constexpr float variable3 = exp(5, 3); // call function can constexpr
constexpr int ii; // 초기화 되지 않는 값은 컴파일 타임에 값을 알 수 없으므로 constexpr 불가능
int jj = 0;
constexpr int kk = jj + 1; //constexpr이나 const 변수가 아닌 것은 컴파일 타임에 값을 알수가 없다
constexpr은 함수에서도 반환 인자에도 사용할 수 있습니다. 마찬가지로 const값을 컴파일 타임에 알수 있는 경우에만 가능합니다.
곧 출시될 C++20에서는 constexpr을 vector나 string같이 stl에서도 적용할 수 있도록 변경점이 예정되어 있습니다. constexpr의 생성자와 소멸자가 추가됨에 따라 가능한 변경점이라고 알고 있습니다. 따라서 constexpr의 활용 범위는 점점 넓어질 것으로 예상되고 매우 중요한 키워드 중 하나가 될 것이라고 생각합니다.
많은 C++ 사용자에게 사랑받고 있는 책 Effective C++의 3장에서는 Use const whenever possible라는 제목으로 const의 중요성과 사용법에 대해서 서술했습니다. 저는 이 부분을 반드시 참고해야 된다고 믿고 있으며 const 키워드를 적극 사용하는 것이 매우 좋은 코드를 생산하는 방법 중 하나라고 생각하고 있습니다.