const和static

在 C++ 中，const 和 static 是两个非常常见的关键字，它们有不同的用途，且可以单独使用，也可以一起使用。让我们逐个了解这两个关键字的功能，并看它们如何在实际代码中交互。

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const 关键字

const 用于表示 常量，即值不能被修改。const 可以用于变量、指针、成员函数等场景。

1. const 用于变量

const 可以用来声明常量，表示变量一旦初始化后不能再被修改。

const int x = 10;  // x 是一个常量，值为 10，不能修改

尝试修改常量会导致编译错误：

x = 20;  // 错误：x 是常量，不能修改

2. const 用于指针

const 可以修饰指针的不同部分：

• 常量指针：指针指向的地址不可改变。
• 指向常量的指针：指针指向的数据不可改变。
• 常量指针常量：指针和指针指向的数据都不可改变。

示例：

// 常量指针：指针本身可以改变，但指向的数据不能改变
int x = 10;
const int* ptr = &x;
*ptr = 20;  // 错误，指向的数据不能修改
ptr = &y;   // 可以改变指针，指向不同的地址

// 指向常量的指针：指针本身不能改变，指向的数据也不能修改
const int* const ptr2 = &x;
*ptr2 = 20;  // 错误，指向的数据不能修改
ptr2 = &y;   // 错误，指针本身不能修改

3. const 用于成员函数

如果成员函数不修改对象的成员变量，可以将该函数声明为 const，这样编译器会确保该函数内不会修改成员变量。

class MyClass {
public:
    int x;
    void print() const {  // 这个成员函数不能修改类的成员变量
        std::cout << x << std::endl;
    }
};

如果 print() 内尝试修改 x，编译器会报错。

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static 关键字

static 主要有以下几个用途：

1. static 用于局部变量

当 static 用于局部变量时，它会将变量的生命周期从函数作用域扩展到程序整个生命周期，直到程序结束。也就是说，static 局部变量只会初始化一次，之后保持其值不变，即使函数多次调用。

void func() {
    static int count = 0;  // static 局部变量
    count++;
    std::cout << "Count: " << count << std::endl;
}

int main() {
    func();  // 输出 Count: 1
    func();  // 输出 Count: 2
    func();  // 输出 Count: 3
    return 0;
}

2. static 用于类成员

static 也可以用于类的成员，表示该成员是 类级别 的，而不是 实例级别 的。静态成员是属于类本身的，而不是类的某个实例。所有对象共享同一个静态成员。

class MyClass {
public:
    static int count;  // 静态成员
    MyClass() { count++; }
};

int MyClass::count = 0;  // 静态成员变量必须在类外初始化

int main() {
    MyClass obj1, obj2;
    std::cout << "Count: " << MyClass::count << std::endl;  // 输出 Count: 2
    return 0;
}

3. static 用于函数

当函数被声明为 static 时，函数的作用域只限于文件内部，其他文件无法访问这个函数。这样做的好处是避免命名冲突，尤其是在大型项目中。

static void helperFunction() {  // 仅在当前文件中可用
    std::cout << "This is a static function." << std::endl;
}

4. static 用于全局变量

当 static 用于全局变量时，它会使得该变量的作用域仅限于当前文件，其他文件无法访问。

static int globalVar = 10;  // 仅限于当前文件内使用

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const 和 static 一起使用

const 和 static 也可以一起使用，在一些场景下，它们的组合可以增加代码的安全性和效率。

1. static const 作为常量

当 const 和 static 一起使用时，通常是为了在类内定义常量值，确保该常量值在类外部不可修改。

class MyClass {
public:
    static const int MAX_SIZE = 100;  // 常量 MAX_SIZE
};

int main() {
    std::cout << MyClass::MAX_SIZE << std::endl;  // 输出 100
    // MyClass::MAX_SIZE = 200;  // 错误，不能修改静态常量
    return 0;
}

2. const static 局部变量

当 const 和 static 一起用于局部变量时，可以确保该变量的值不可改变，并且在函数多次调用时保持其值。

void func() {
    static const int value = 10;  // value 是静态常量
    std::cout << value << std::endl;
}

int main() {
    func();  // 输出 10
    func();  // 输出 10
    return 0;
}

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总结

关键字	用途	例子
const	表示常量，防止值被修改。常用于常量、指针、成员函数等。	const int x = 10;
static	控制变量或函数的作用域、生命周期，常用于局部变量、类成员、函数和全局变量。	static int count = 0;（局部静态变量）
const static	表示常量静态成员或常量局部变量。	static const int MAX_SIZE = 100;（静态常量）

• const 确保不可修改，通常用于常量、指针、成员函数。
• static 用于控制变量或函数的生命周期或作用域，通常用于类的静态成员或局部静态变量。

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