const和static

const

概念

const允许我们指定一个语义约束，编译器会强制执行这个约束，告诉编译器和其他程序员某值不应该被改变，当某个值确定不可被改变时，我们就应该使用const

使用场景

• 修饰变量：限定变量不可修改
• 修饰指针：指针常量和常量指针
• 修饰函数
  • const int& fun(int& a); //修饰返回值
  • int& fun(const int& a); //修饰形参
  • int& fun(int& a) const{} //const成员函数
• 类
  • 修饰成员变量：类的数据成员不能在任何函数中被赋值或修改，但必须在类的构造函数中使用初始化列表的方式进行初始化。类可以创建多个对象，不同的对象其const成员变量的值是不同的。
  • 修饰成员函数：
    • 防止成员函数修改成员变量的值，即该成员函数并不能修改成员变量。而非const对象可以访问任意的成员函数，包括const成员函数；
    • const成员函数不可以修改对象的数据，不管对象是否具有const性质。
  • 修饰类对象：const修饰的类对象，该对象内的任何成员变量都不能被修改，只能调用const成员函数。

举例

operator*声明式：

class Rational {...};const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

Rational a, b, c;
(a * b) = c;
if (a * b = c) ...

本意可能是判断 a*b 和 c 是否相等，如果不加const，写成=的情况下，会导致错误。

拓展

拓展1：const修饰的成员函数可以修改mutable修饰的成员变量

拓展2：const和non-const成员函数的有着实质等价的实现时，可以在non-const函数中调用const版本的函数

class TextBlock{
public:
    ...
    const char& operator[](std::size_t position) const
    {
         ...
         return text[position];
    }
    char& operator[](std::size_t position)
    {
         return const_cast<char&>(static_cast<const TextBlock&>(*this)[position]);
    }
    ...
};

• 第一次类型转换为*this添加const，先将*this从原始类型 TextBlock& 转换为 const TextBlock& 类型
• 第二次从返回值中移除const属性

拓展3：static和const可以同时修饰成员函数吗?

不可以。C++编译器在实现const的成员函数的时候会在函数中添加一个隐式的参数const this*。但当一个成员为static的时候，该函数是没有this指针的。也就是说此时const的用法和static是冲突的。两者的语意是矛盾的。static的作用是表示该函数只作用在类型的静态变量上，与类的实例没有关系；而const的作用是确保函数不能修改类的实例的状态，与类型的静态变量没有关系。因此不能同时用它们。

static

• 静态成员变量：类的所有对象间共享的成员变量，不属于某个类对象，而属于类本身，静态成员变量在所有类之间只有一个实例。static成员必须在类外进行初始化，而不能在构造函数内进行初始化。不过也可以用const修饰static数据成员在类内初始化 。
• 静态成员函数：用static修饰成员函数，使这个类只存在这一份函数，所有对象共享该函数，不含this指针。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。不可以同时用const和static修饰成员函数。
• 静态局部变量：静态局部变量在程序运行期间只初始化一次，一般用于单例模式
  • 内存中的位置：data段
  • 作用域：作用域仍为局部作用域，当定义它的函数或者语句块结束的时候，作用域随之结束。
• 静态全局变量：
  • 内存中的位置：静态存储区
  • 初始化：未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0
  • 作用域：全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的。准确地讲从定义之处开始到文件结尾。(只能在本文件中存在和使用)

全局变量本身就是静态存储方式， 静态全局变量当然也是静态存储方式。两者的区别在于非静态全局变量的作用域是整个源程序， 当一个源程序由多个源文件组成时，非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的（在其他源文件中使用时加上extern关键字重新声明即可）。 而静态全局变量则限制了其作用域， 即只在定义该变量的源文件内有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。

• 普通函数：修饰普通函数，表明函数的作用范围，仅在定义该函数的文件内才能使用。在多人开发项目时，为了防止与他人命名空间里的函数重名，可以将函数定位为 static。