دوال الأعضاء الثابتة (Const)

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 29 من 104.

لقد رأيت الكلمة المفتاحية const في أساليب getter في الدرس السابق. لكن ماذا تعني بالضبط عندما تظهر const بعد قائمة معلمات الدالة؟ تَعِد دالة العضو const بعدم تعديل أي متغيرات عضو في الكائن.

class Rectangle {
    int width;
    int height;
public:
    Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}
    
    int getArea() const {      // دالة عضو const
        return width * height;  // قراءة الأعضاء مسموحة
    }
    
    void setWidth(int w) {     // غير const - تعدّل الكائن
        width = w;
    }
};

تخبر كلمة const بعد قائمة المعاملات المترجمَ بما يلي: "لن تغيّر هذه function حالة الكائن." إذا حاولت تعديل متغير member داخل function من نوع const، فسيُصدر المترجم خطأً.

يصبح هذا ضروريًا عند التعامل مع كائنات const أو مراجع const. لا يمكن لكائن const استدعاء سوى دوال member const:

void printArea(const Rectangle& rect) {
    std::cout << rect.getArea();    // OK - getArea() هو const
    // rect.setWidth(10);           // ERROR - setWidth() ليس const
}

يُعدّ وضع علامة const على الدوال عندما لا تُعدّل الكائن ممارسةً جيدة. فهو يوثّق نيتك، ويمكّن الدالة من العمل مع الكائنات الثابتة، ويساعد المصرّف على اكتشاف التعديلات غير المقصودة. يجب وضع علامة const على أي دالة عضو تقرأ البيانات فقط.

التحدي

سهل

لنبنِ محوّلًا لدرجة الحرارة يوضّح متى ولماذا نستخدم دوال الأعضاء const. ستنشئ فئة تكون بعض أساليبها مخصّصة لقراءة البيانات فقط (وينبغي أن تكون const)، بينما تعدّل الأساليب الأخرى حالة الكائن.

ستنشىء ملفين لتنظيم التعليمات البرمجية:

Temperature.h: عرّف فئة Temperature تخزّن قيمة درجة الحرارة وتوفّر طرقًا مختلفة لقراءتها وتعديلها. ينبغي أن تحتوي فئتك على:
- عضو خاص celsius من النوع (double) لتخزين درجة الحرارة
- منشئ يأخذ قيمة Celsius أولية
- أسلوب getCelsius() يعيد القيمة المخزّنة. ينبغي أن يكون هذا الأسلوب const لأنه يقرأ البيانات فقط
- أسلوب getFahrenheit() يحسب درجة الحرارة بوحدة Fahrenheit ويعيدها باستخدام الصيغة celsius * 9.0 / 5.0 + 32.0، وينبغي أن يكون const أيضًا لأنه لا يعدّل أي شيء
- أسلوب getKelvin() يعيد درجة الحرارة بوحدة Kelvin باستخدام celsius + 273.15، وينبغي أن يكون const أيضًا
- أسلوب setCelsius(double value) يحدّث درجة الحرارة المخزّنة. لا يمكن أن يكون const لأنه يعدّل الكائن
- أسلوب adjustBy(double delta) يضيف delta إلى درجة الحرارة الحالية، ولذلك فهو أيضًا non-const
main.cpp: وضّح كيفية عمل دوال الأعضاء const مع الكائنات العادية وكائنات const. اقرأ قيمة أولية لدرجة الحرارة من الإدخال، ثم:
- أنشئ كائن Temperature باستخدام قيمة الإدخال
- اطبع "Initial: <celsius>C = <fahrenheit>F = <kelvin>K"
- عدّل درجة الحرارة بمقدار 10.0 degrees
- اطبع "After adjustment: <celsius>C"
- أنشئ دالة مساعدة void printReadings(const Temperature& temp) تأخذ مرجعًا const وتطبع "Reading: <celsius>C, <fahrenheit>F". لا يمكن لهذه الدالة استدعاء سوى الأساليب const على temp
- استدعِ printReadings() باستخدام كائن درجة الحرارة
- اضبط درجة الحرارة على 0.0 (نقطة التجمد)
- اطبع "Freezing point: <celsius>C = <fahrenheit>F"

نسّق جميع قيم درجة الحرارة بمنزلة عشرية واحدة باستخدام std::fixed وstd::setprecision(1) من <iomanip>.

الفكرة الأساسية هنا هي أن printReadings() تستقبل مرجعًا const، ولذلك لا يمكنها استدعاء سوى الأساليب المعلّمة على أنها const. ولهذا السبب، من المهم وضع علامة const على أساليب getter بشكل صحيح. فهذا يتيح لها العمل في السياقات التي لا يمكن فيها تعديل الكائن.

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include "Temperature.h"
using namespace std;

// TODO: نفّذ دوال الصنف Temperature هنا
// المُنشئ
Temperature::Temperature(double initialCelsius) {
    // TODO: هيّئ celsius
}

// TODO: نفّذ getCelsius() كـ const

// TODO: نفّذ getFahrenheit() كـ const

// TODO: نفّذ getKelvin() كـ const

// TODO: نفّذ setCelsius(double value)

// TODO: نفّذ adjustBy(double delta)


// TODO: أنشئ دالة مساعدة printReadings تأخذ const Temperature& 
// وتطبع "Reading: <celsius>C, <fahrenheit>F"
// Note: هذه الدالة يمكنها فقط استدعاء دوال const على temp!


int main() {
    double initialTemp;
    cin >> initialTemp;

    // اضبط تنسيق الإخراج
    cout << fixed << setprecision(1);

    // TODO: أنشئ كائن Temperature بالقيمة المدخلة

    // TODO: اطبع "Initial: <celsius>C = <fahrenheit>F = <kelvin>K"

    // TODO: اضبط درجة الحرارة بمقدار 10.0 درجات

    // TODO: Print "After adjustment: <celsius>C"

    // TODO: استدعِ printReadings() مع كائن Temperature الخاص بك

    // TODO: Set the temperature to 0.0 (freezing point)

    // TODO: Print "Freezing point: <celsius>C = <fahrenheit>F"

    return 0;
}