c++成员函数之static和const作用

本文介绍了C++中静态成员函数的特点与限制,包括其地址的存储方式、不能调用非静态成员的原因以及不可声明为virtual、const或volatile。此外还讲解了成员函数后加const的意义,即限制this指针的行为并确保函数不会改变类的状态。
一,静态成员函数 


1.静态成员函数的地址(内存中真正地址)可用普通函数指针储存,而普通成员函数地址需要用 类成员函数指针来储存。举例如下: 
class base{ 
static int func1(); 
int func2(); 
}; 

int (*pf1)()=&base::func1;//普通的函数指针 
int (base::*pf2)()=&base::func2;//成员函数指针 


2.静态成员函数不可以调用类的非静态成员。因为静态成员函数不含this指针。 

3.静态成员函数不可以同时声明为 virtual、const、volatile函数。举例如下: 
class base{ 
virtual static void func1();//错误 
static void func2() const;//错误 
static void func3() volatile;//错误 
}; 


4.最后要说的一点是,静态成员是可以独立访问的,也就是说,无须创建任何对象实例就可以访问。

列如:

class base{ 
static int func1(); 
int func2(); 
}; 

base::func1()    //是正确的

base::func2()    //是错误的



二、成员函数后面加const

1、非静态成员函数后面加const(加到非成员函数静态成员后面会产生编译错误)
2、表示成员函数隐含传入的this指针为const指针,决定了在该成员函数中,
    任意修改它所在的类的成员的操作都是不允许的(因为隐含了对this指针的const引用);
3、唯一的例外是对于mutable修饰的成员。
    加了const的成员函数可以被非const对象和const对象调用
    但不加const的成员函数只能被非const对象调用

 

char getData() const{
        return this->letter;

}


### C++ 中 `static` `const` 关键字在构造函数中的使用规则与限制 #### 1. **`const` 成员函数** `const` 成员函数的主要作用是表明该函数不会修改对象的状态。这意味着在一个被标记为 `const` 的成员函数内部,无法通过 `this` 指针来改变任何非静态成员变量的值[^1]。 ```cpp class Example { public: void constFunc() const { /* 不允许修改 this->a */ } private: int a; }; ``` 即使是一个 `non-const` 对象也可以调用 `const` 成员函数。这是因为 `const` 函数承诺不修改对象状态,因此适用于所有类型的对象。 --- #### 2. **`static` 成员函数** `static` 成员函数属于类本身而不是某个具体的对象实例。它没有隐式的 `this` 指针,因此不能访问非静态成员变量或非静态成员函数[^2]。 ```cpp class Example { public: static void staticFunc() { /* 仅能操作静态成员 */ } private: static int staticVar; }; int Example::staticVar = 0; // 静态成员必须在类外部定义并初始化 ``` 由于 `static` 成员函数独立于具体对象存在,所以它们也不能声明为 `const` 或者 `volatile`。 --- #### 3. **`static const` 数据成员** 如果一个数据成员既是 `static` 又是 `const`,则它的值在整个程序运行期间保持不变,并且通常会在编译期确定其值[^4]。这种情况下,这类成员需要在类外进行显式初始化: ```cpp class Constants { public: static constexpr double PI = 3.141592653589793; // 编译时常量表达式 }; // 如果不是constexpr,则需如下方式初始化: // double Constants::PI = 3.141592653589793; ``` 注意:从 C++11 开始,推荐使用 `constexpr` 来代替传统的 `const` 定义常量数值型数据成员,因为它提供了更严格的编译时约束。 --- #### 4. **构造函数的相关特性** 构造函数用于初始化新创建的对象。尽管它可以接受参数以完成特定形式的初始化工作,但它既不能声明成 `const` (因为此时对象尚未完全构建好),也不支持直接标注为 `static` (因为它是用来生成单个实体实例的方法)[^3]^。 不过,在某些场景下可以通过组合其他机制间接实现类似效果。例如利用工厂模式配合私有化的构造入口点达到控制实例化过程的目的;或者借助初始化列表高效设置复杂结构体初始条件等技术手段优化性能表现[^5]^。 --- #### 总结表 | Static vs Const Members and Methods | 特性 | Non-static Member Functions | Static Member Functions | |---------------------|----------------------------------|--------------------------------| | 是否拥有 this 指针 | 是 | 否 | | 能否访问非静态成员 | 可以 | 不可以 | | 支持 const | 支持 | 不支持 | 对于数据成员而言, - `const`: 表明一旦赋初值之后就不能再更改; - `static`: 则意味着共享同一份存储区域给所有的类实例共同使用。 两者可同时应用于全局范围内的只读配置项上以便提高代码清晰度与维护便利程度。 --- ### 示例代码展示 下面给出一段综合运用上述概念的小例子: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class MyClass { public: // Constructor with initializer list MyClass(int val) : m_constValue(val), m_staticConstValue(STATIC_CONST_VALUE) {} // Regular method which can modify instance variables. void changeState() { m_nonConstValue++; } // Constant method that cannot alter the state of an object. void displayValues() const { cout << "m_constValue: " << m_constValue << endl; cout << "Static constant value: " << m_staticConstValue << endl; } // A static utility function unrelated to any particular instance. static void showStaticInfo() { cout << "This is from a static context!" << endl; } private: const int m_constValue; // Instance-specific immutable field mutable int m_nonConstValue = 0; // Mutable even inside consts methods static const int STATIC_CONST_VALUE;// Shared across all instances }; // Must define static constants outside their declaring classes const int MyClass::STATIC_CONST_VALUE = 42; int main(){ MyClass obj(10); obj.displayValues(); obj.changeState(); MyClass::showStaticInfo(); return 0; } ``` ---
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