C++中的各种关键字——const、static、extern、explicit、constexpr、volatile、mutable、auto、deltype

C++中的各种关键字

const的作用

• const作用，总结起来就是我希望被const修饰的东西不允许更改，也就是是只读
• const修饰变量
  • const修饰变量的意思就是不允许修改这个变量，也就是定义一个常量，这个常量在程序运行中不允许修改，所以const修饰变量时，必须进行初始化。
  • const修饰变量也分为const修饰成员变量和const修饰全局变量，虽然他们在程序中都作为常量使用，但是就像刚刚所说的，本质上他们其实都是变量，所以const修饰的成员变量内存仍然是放在栈上的，而const全局变量则放在常量只读区，这意味着在栈上的const成员变量还是有特殊办法改变的，而全局const变量就没办法改变了，虽然这其实没有意义，只不过是我学习过程中的一个有意思的点而已。
• const修饰引用
  • 引用就是对一个对象的别称，当const修饰一个引用时候，和修饰变量有所不同的是，修饰引用时，并不意味着这个对象是常量，只是代表我们不能通过这个别称修改这个对象，也就是这个别称是只读的。
  • 比较经典的用法就是我们在使用函数传递参数时，基本上能选择传递引用就传递引用，因为效率更高嘛，但是如果我不希望在函数中不小心更改了这个参数，加上const限定就保证在函数中不能修改这个参数了，另外一个例子就是，我们定义了一个int a，和一个对它的常量引用b，我们修改b会报错，因为他是常量引用，而我们修改a，则b也会跟着修改，就非常好的说明了，const引用是只读的意思。
  • 此外还有一点就是常量引用能引用左值和右值，，但是普通引用也就是左值引用只能引用左值
• const修饰指针
  • const修饰指针具体要分成常量指针和指针常量，具体就看const的位置，比如定义一个常量指针，const int _ a，const放在最前面，实际上const作用于后面的_a，也就是 _a只读不能更改， _a代表的就是a这个指针指向的内容，也就是这个内容的值是不能更改的，但是a本身是可以改的，也就是指针指向可以更改。
  • 而如果是int* const a 的话，const具体修饰的就是a，意思就是a本身不能更改，也就是a的指向不能更改，但是a指向的内容的值可以更改。
• const修饰函数
  • const修饰函数的本质就是const修饰this指针，也就是我们不能改动这个对象的成员，当我们对一个函数加上const时，就意味着我们保证在这个函数中不会修改成员。而一个类的const对象，只能调用它的const函数，因为const对象不允许修改成员，只有const函数保证不修改成员，而一个类的普通对象是可以调用const与非const函数的。
  • 此外一个函数加不加const他们的函数签名是不同的，也就是能形成重载的，而如果两个函数同时存在，则const对象调用const版本，而非const对象调用非const版本

static的作用

• static可以对变量和函数进行修饰分为三种情况
  • 在用于文件域中时，也就是我们在定义全局变量时，加上static意味着这个变量限定在了这个文件中使用，其他文件调用不到。
  • 在用于函数域中时，比如我们在函数体中定义并初始化了一个静态变量，同时对这个变量进行其他操作。这个静态变量是全局的，存放在静态区中，但是只在这个函数中可见，最重要的是这个变量只进行一次初始化，也就是说当我们重复调用这个函数的时候，初始化的那一句只有在最开始的时候执行一次分配内存并初始化，此后的函数不在调用，只会执行其他语句。
  • 在用于类中时，即静态成员变量和静态成员函数
    • 静态成员变量意味着这个变量不在属于类对象而属于整个类，也就是这个变量会存放在静态全局区，而不是每个类对象的空间上，而所有类调用的都是同一份这个静态变量，也就不允许在类中初始化，必须在类外初始化，避免每次创建类对象的时候重复定义这个静态变量。
    • 而当static修饰类中的成员函数时，就代表着这个函数只能操作同样是static的成员变量，而不能操作其他变量。具体解释的话就是静态成员属于整个类而不属于单独某个类对象，除了静态变量以外，其他变量都是属于各自类对象的，函数无法使用具体对象的成员，只能使用属于整个类的成员，底层的实现手段就是函数调用时不传入this指针，在调用普通类成员函数时，会传入this指针告诉函数是哪个对象在使用这个函数，操作成员变量时操作的是谁的成员变量，static函数就不传入this指针，也就是它不知道是谁在调用它，因此它就没办法使用具体谁的成员对象

extern的作用

• extern修饰变量名或者函数名声明意思为外部链接，即去其他文件中寻找该变量或者函数的定义，当然如果定义变量前面加了static就会失败，因为static全局变量以为着只允许它那个文件中使用
• extern"C" 意思是按照C语言的编译器风格翻译，在函数定义中，C在函数名上会加上参数，因为C要是实现重载，而C不用，所以当C++要去调用一个C风格的函数时就会报错，就要用到extern"C"。

explicit的作用

• 当类的构造函数只有一个参数的时候，编译器会把单独这个类型的数隐式转换成一个类对象，比如我们的隐式构造实际上就是运用了这个隐式转换
• 而当我们在这个构造函数前面加上explicit时，就限定这个构造函数必须显示构造，避免了某些隐式转换带来的问题。

constexpr的作用

• 就是告诉编译器后面这个是一个常量表达式，要求它要在编译期就计算出来，而不是在运行的时候，放在函数前面就代表着这个函数本质上就是一个常量表达式，通常是只能有一个return语句，但是这个好像在最新的C++没有那么严格我没有具体去了解。
• 通过这个关键字可以在编译期让编译器去计算很多东西，就可以节省程序运行时候的性能，没记错的话我在stl的源码中看到过挺多这个关键字，只不过我个人使用的比较少，唯一用过的可能还是在leetcode上耍的小聪明，有一些题目在运行的时候计算要花费很多时间，但是如果有的函数或者表达式加上constexpr，就能让编译器在编译阶段计算，就能让最后的运行时间节省很多。

volatile的作用？

• 跟编译器优化有关，告诉编译器每次操作该变量时一定要从内存中真正取出，而不是使用已经存在寄存器中的备份。
• 比如我们定义了一个cosnt常量，C++会进行优化把这个常量放进符号表中，当用到这个常量时从符号表中查询，而没有直接去这个常量的地址中查询，所以当我们用一些特殊手段修改了这个常量时，我们会发现，使用中它还是原来的值没有修改，而如果我们使用volatile修饰这个变量，编译器就会从内存中真正取出这个常量，就可以看到它改变了，

mutable的作用？

• 保持常量对象中大部分数据成员仍然是“只读”的情况下，实现对个别数据成员的修改；
• 使类的const函数可以修改对象的mutable数据成员。

auto和deltype的作用和区别？

• auto用于实现类型的自动推导，让编译器来操心变量的类型，但本质上auto并非一种类型的声明，而是一个类型声明时的占位符，编译器会在编译时期将auto替换成实际类型。
• 但是auto也有一些限制比如不能推导数组，不能用于函数传参，但是deltype可以解决这些问题。