static 和 const的解释

 

一、static：

      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:

1、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。

2、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：

1、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。

2、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。

 

 

 

二、const：

      const 是c++中常用的类型修饰符，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?

　　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？

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：

      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，不能在函数中调用其他不是const的函数；

 

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

注意：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。

      常量对象（即 const object）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。

获得能力：const限定的成员函数可以被类的常量对象（const object）调用。
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。

 

看下面一个完整的例子：

     #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 ); }  

 

      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";

      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; }

 

      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。