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标题: static 和 const的解释 [打印本页]

作者: yuxq 时间: 2003-08-20 08:37
标题: static 和 const的解释
static 是c++中很常用的修饰符，它被用来控制变量的存储方式和可见性，下面我将从 static 修饰符的产生原因、作用谈起，全面分析static 修饰符的实质。

static 的两大作用:

一、控制存储方式：

　　static被引入以告知编译器，将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间。

　　1、引出原因：函数内部定义的变量，在程序执行到它的定义处时，编译器为它在栈上分配空间，大家知道，函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉，这样就产生了一个问题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时，如何实现？
最容易想到的方法是定义一个全局的变量，但定义为一个全局变量有许多缺点，最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围（使得在此函数中定义的变量，不仅仅受此函数控制）。

　　2、解决方案：因此c++ 中引入了static，用它来修饰变量，它能够指示编译器将此变量在程序的静态存储区分配空间保存，这样即实现了目的，又使得此变量的存取范围不变。

二、控制可见性与连接类型 :

　　static还有一个作用，它会把变量的可见范围限制在编译单元中，使它成为一个内部连接，这时，它的反义词为”extern”.

　　static作用分析总结：static总是使得变量或对象的存储形式变成静态存储，连接方式变成内部连接，对于局部变量（已经是内部连接了），它仅改变其存储方式；对于全局变量（已经是静态存储了），它仅改变其连接类型。

类中的static成员：

一、出现原因及作用：

　　1、需要在一个类的各个对象间交互，即需要一个数据对象为整个类而非某个对象服务。

　　2、同时又力求不破坏类的封装性,即要求此成员隐藏在类的内部，对外不可见。

　　类的static成员满足了上述的要求，因为它具有如下特征：有独立的存储区，属于整个类。

二、注意：

　　1、对于静态的数据成员，连接器会保证它拥有一个单一的外部定义。静态数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化，注意静态成员嵌套时，要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。

　　2、类的静态成员函数是属于整个类而非类的对象，所以它没有this指针，这就导致了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数。

const 是c++中常用的类型修饰符，但我在工作中发现，许多人使用它仅仅是想当然尔，这样,有时也会用对，但在某些微妙的场合，可就没那么幸运了，究其实质原由，大多因为没有搞清本源。故在本篇中我将对const进行辨析。溯其本源，究其实质，希望能对大家理解const有所帮助，根据思维的承接关系，分为如下几个部分进行阐述。

c++中为什么会引入const

　　c++的提出者当初是基于什么样的目的引入（或者说保留）const关键字呢？，这是一个有趣又有益的话题，对理解const很有帮助。

1．大家知道，c++有一个类型严格的编译系统，这使得c++程序的错误在编译阶段即可发现许多，从而使得出错率大为减少，因此，也成为了c++与c相比，有着突出优点的一个方面。

2． c中很常见的预处理指令 #define variablename variablevalue 可以很方便地进行值替代，这种值替代至少在三个方面优点突出：

　　一是避免了意义模糊的数字出现，使得程序语义流畅清晰，如下例：
　　#define user_num_max 107 这样就避免了直接使用107带来的困惑。

　　二是可以很方便地进行参数的调整与修改，如上例，当人数由107变为201时，进改动此处即可，

　　三是提高了程序的执行效率，由于使用了预编译器进行值替代，并不需要为这些常量分配存储空间，所以执行的效率较高。

　　鉴于以上的优点，这种预定义指令的使用在程序中随处可见。

3．说到这里，大家可能会迷惑上述的1点、2点与const有什么关系呢?,好，请接着向下

看来：

　　预处理语句虽然有以上的许多优点，但它有个比较致命的缺点，即，预处理语句仅仅只是简单值替代，缺乏类型的检测机制。这样预处理语句就不能享受c++严格类型检查的好处，从而可能成为引发一系列错误的隐患。

4．好了，第一阶段结论出来了：
结论： const 推出的初始目的，正是为了取代预编译指令，消除它的缺点，同时继承它的优点。

现在它的形式变成了：

const datatype variablename = variablevalue ;
为什么const能很好地取代预定义语句？
const 到底有什么大神通，使它可以振臂一挥取代预定义语句呢？

1．首先，以const 修饰的常量值，具有不可变性，这是它能取代预定义语句的基础。

2．第二，很明显，它也同样可以避免意义模糊的数字出现，同样可以很方便地进行参数的调整和修改。

3．第三，c++的编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高，同时，这也是它取代预定义语句的重要基础。这里，我要提一下，为什么说这一点是也是它能取代预定义语句的基础，这是因为，编译器不会去读存储的内容，如果编译器为const分配了存储空间，它就不能够成为一个编译期间的常量了。

4．最后，const定义也像一个普通的变量定义一样，它会由编译器对它进行类型的检测，消除了预定义语句的隐患。

const 使用情况分类详析

1.const 用于指针的两种情况分析：
　int const *a; 　file://a可变，*a不可变
　int *const a; 　file://a不可变，*a可变

　　分析：const 是一个左结合的类型修饰符，它与其左侧的类型修饰符和为一个类型修饰符，所以，int const 限定 *a,不限定a。int *const 限定a,不限定*a。

2.const 限定函数的传递值参数：

　void fun(const int var);

　　分析：上述写法限定参数在函数体中不可被改变。由值传递的特点可知，var在函数体中的改变不会影响到函数外部。所以，此限定与函数的使用者无关，仅与函数的编写者有关。
结论：最好在函数的内部进行限定，对外部调用者屏蔽，以免引起困惑。如可改写如下：

void fun(int var){
const int & varalias = var;

varalias ....

.....

}

3.const 限定函数的值型返回值：

const int fun1();

const myclass fun2();

　分析:上述写法限定函数的返回值不可被更新，当函数返回内部的类型时（如fun1），已经是一个数值，当然不可被赋值更新，所以，此时const无意义，最好去掉，以免困惑。当函数返回自定义的类型时（如fun2），这个类型仍然包含可以被赋值的变量成员，所以，此时有意义。

4. 传递与返回地址：此种情况最为常见，由地址变量的特点可知，适当使用const，意义昭然。

5.　const 限定类的成员函数：

class classname {

　public:

　　int fun() const;

　.....

}

　　注意：采用此种const 后置的形式是一种规定，亦为了不引起混淆。在此函数的声明中和定义中均要使用const,因为const已经成为类型信息的一部分。

获得能力：可以操作常量对象。

失去能力：不能修改类的数据成员，不能在函数中调用其他不是const的函数。

　　在本篇中，const方面的知识我讲的不多，因为我不想把它变成一本c++的教科书。我只是想详细地阐述它的实质和用处. 我会尽量说的很详细，因为我希望在一种很轻松随意的气氛中说出自己的某些想法，毕竟，编程也是轻松，快乐人生的一部分。有时候，你会惊叹这其中的世界原来是如此的精美。

作者: flw 时间: 2003-08-20 12:36
标题: static 和 const的解释
已收入精华。

作者: quanliking 时间: 2003-08-20 19:37
标题: static 和 const的解释
谢谢！

作者: jobman 时间: 2003-08-21 00:13
标题: static 和 const的解释
有几点不同意见：

预处理语句虽然有以上的许多优点，但它有个比较致命的缺点，即，预处理语句仅仅只是简单值替代，缺乏类型的检测机制。这样预处理语句就不能享受c++严格类型检查的好处，从而可能成为引发一系列错误的隐患。

复制代码

宏定义是在预处理时完成的，可是依然要通过编译器，不可能躲过类型
检查，例如：

#define MY_MACRO "fsdfsdfdsdf"
int func1( int parameter )
{
.....
}
main( )
{
func1( MY_MACRO );
}

复制代码

这段代码肯定无法编译通过，所以这段描述不成立。

宏定义的使用技巧也是博大精深的，绝非 const 能替代，
当然在具有值替换的场合，用 const 来代替宏定义是个不错的
选择，可也仅此而已，而且用宏定义并不会引入类型隐患。

const 的引入其主要目的并不在于代替宏定义，这多少有点牵强了。

作者: 小飞爱使申华 时间: 2003-08-21 03:23
标题: static 和 const的解释
[quote]原帖由 "quanliking"]谢谢！[/quote 发表：

马甲穿错了吧，^_^

作者: clion 时间: 2003-08-21 20:46
标题: static 和 const的解释
这个帖子很好

作者: aero 时间: 2003-08-21 21:00
标题: static 和 const的解释

原帖由 "jobman" 发表：

这段代码肯定无法编译通过，所以这段描述不成立。

宏定义的使用技巧也是博大精深的，绝非 const 能替代，
当然在具有值替换的场合，用 const 来代替宏定义是个不错的
选择，可也仅此而已，而且用宏定义并不会..........

呵呵，两位说的都对。但是编译器对类型的检查是发生在int func1( int parameter ) 的，而不是在#define MY_MACRO "fsdfsdfdsdf"
。所以原文说的还是没错，jobman的意思也对。

作者: HappyWin 时间: 2003-08-24 16:46
标题: static 和 const的解释
精华，收藏先

作者: 天上的小星星 时间: 2004-02-10 11:44
标题: static 和 const的解释
好贴

作者: whyglinux 时间: 2004-04-10 03:51
标题: static 和 const的解释

原帖由 "yuxq" 发表：
...
5.　const 限定类的成员函数：

class classname {
　public:
　　int fun() const;
　.....
}

　　注意：采用此种const 后置的形式是一种规定，亦为了不引起混淆。在此函数的声明中和定义中均要使用const,因为const已经成为类型信息的一部分。

获得能力：可以操作常量对象。

失去能力：不能修改类的数据成员，不能在函数中调用其他不是const的函数。

楼主的这篇文章值得仔细阅读。但是，我觉得上述“const 限定类的成员函数”这一部分写得比较简略，特别是其中“注意”后面的文字，更是使人不知所云，所以想对这一部分做一些补充说明。

类的成员函数后面加 const，表明这个函数不会对这个类对象的数据成员（准确地说是非静态数据成员）作任何改变。在设计类的时候，一个原则就是对于不改变数据成员的成员函数都要在后面加 const，而对于改变数据成员的成员函数不能加 const。所以 const 关键字对成员函数的行为作了更加明确的限定：有 const 修饰的成员函数（指 const 放在函数参数表的后面，而不是在函数前面或者参数表内），只能读取数据成员，不能改变数据成员；没有 const 修饰的成员函数，对数据成员则是可读可写的。除此之外，在类的成员函数后面加 const 还有什么好处呢？楼主告诉我们的：“获得能力：可以操作常量对象”，其实应该是常量（即 const）对象可以调用 const 成员函数，而不能调用非const修饰的函数。正如非const类型的数据可以给const类型的变量赋值一样，反之则不成立。

请看下面一个完整的例子，然后我再作一些说明。

#include <iostream>;
#include <string>;
using namespace std;
class Student {
public:
Student() {}
Student( const string& nm, int sc = 0 )
: name( nm ), score( sc ) {}
void set_student( const string& nm, int sc = 0 )
{
name = nm;
score = sc;
}
const string& get_name() const
{
return name;
}
int get_score() const
{
return score;
}
private:
string name;
int score;
};
// output student's name and score
void output_student( const Student& student )
{
cout << student.get_name() << "\t";
cout << student.get_score() << endl;
}
int main()
{
Student stu( "Wang", 85 );
output_student( stu );
}

复制代码

设计了一个类 Student，数据成员有 name 和 score，有两个构造函数，有一个设置成员数据函数 set_student()，各有一个取得 name 和 score 的函数 get_name() 和 get_score()。请注意 get_name() 和 get_score() 后面都加了 const，而 set_student() 后面没有（也不能有const）。

首先说一点题外话，为什么 get_name() 前面也加 const。如果没有前后两个 const 的话，get_name() 返回的是对私有数据成员 name 的引用，所以通过这个引用可以改变私有成员 name 的值，如

Student stu( "Wang", 85 );
stu.get_name() = "Li";

复制代码

即把 name 由原来的 "Wang" 变成了 "Li"，而这不是我们希望的发生的。所以在 get_name() 前面加 const 避免这种情况的发生。

那么，get_name() 和 get_score() 这两个后面应该加 const的成员函数，如果没有 const 修饰的话可不可以呢？回答是可以！但是这样做的代价是：const对象将不能再调用这两个非const成员函数了。如

const string& get_name(); // 这两个函数都应该设成 const 型
int get_score();
void output_student( const Student& student )
{
cout << student.get_name() << "\t"; // 如果 get_name() 和 get_score() 是非const成员函数，这一句和下一句调用是错误的
cout << student.get_score() << endl;
}

复制代码

由于参数student表示的是一个对const Student型对象的引用，所以 student 不能调用非const成员函数如 set_student()。如果 get_name() 和 get_score() 成员函数也变成非const型，那么上面的 student.get_name() 和 student.get_score() 的使用就是非法的，这样就会给我们处理问题造成困难。

因此，我们没有理由反对使用const，该加const时就应该加上const，这样使成员函数除了非const的对象之外，const对象也能够调用它。

作者: jeffshia 时间: 2006-01-07 15:08
这个写得不错，但是有些很复杂的声明我觉得几乎很少能够用到的，只是摆设而已，没有什么使用价值。
也许我还是小兵，用不上大刀...：）

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