c++ static及const(开发者在线)
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:
一、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。

1 #include <iostream> 2 #include <algorithm> 3 #include <iterator> 4 #include <mutex> 5 using namespace std; 6 void f(){ 7 static int x=1; 8 x++; 9 cout << x << endl; 10 } 11 int main(int argc, char** argv){ 12 f(); 13 f(); 14 }
二、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。
二、 类中的static成员:
一、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。
二、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。
const 是c++中常用的类型修饰符,但我在工作中发现,许多人使用它仅仅是想当然尔,这样,有时也会用对,但在某些微妙的场合,可就没那么幸运了,究其实质原由,大多因为没有搞清本源。故在本篇中我将对const进行辨析。溯其本源,究其实质,希望能对大家理解const有所帮助,根据思维的承接关系,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?,好,请接着向下
看来:
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?
const 到底有什么大神通,使它可以振臂一挥取代预定义语句呢?
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,在C语言中,用const定义的常量其实是值不能修改的变量,因此会给它分配存储空间,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:
class classname {
public:
int fun() const;
.....
}
注意:采用此种const 后置的形式是一种规定,亦为了不引起混淆。在此函数的声明中和定义中均要使用const,因为const已经成为类型信息的一部分。
它代表的时这个函数不能改变类的成员变量,不管是public的还是private的
将int x改成mutable int x,将int y改成mutable int y,这时候程序又可以正常运行了,
也就是说,如果成员变量是mutable类型的,它可以在任何场景下被修改。
@2022-03-03
mutalbe
mutalbe的中文意思是“可变的,易变的”,跟constant(既C++中的const)是反义词。
在C++中,mutable也是为了突破const的限制而设置的。被mutable修饰的变量,将永远处于可变的状态,即使在一个const函数中。
我们知道,如果类的成员函数不会改变对象的状态,那么这个成员函数一般会声明成const的。但是,有些时候,我们需要在const的函数里面修改一些跟类状态无关的数据成员,那么这个数据成员就应该被mutalbe来修饰。
指出即使结构体变量或类变量为 const ,其某个成员也可以被修改
struct data { char name[20]; mutable int accesses; ... }; const data veep{"Claybourne Clodde",0,...}; strcpy(veep.name, "Joye Joux"); //not allowed veep.accesses++; //allowed
volatile
功能:即使程序不修改内存单元,值也会发生变化(硬件或其他程序修改)
作用:改善编译器的优化能力(编译器默认将常用·假设值不变的变量加入寄存器,使用 volatile 后将不优化。为了满足多线程同步、中断、硬件编程等特殊需要。遇到这个关键字声明的变量,编译器对访问该变量的代码就不再进行优化。
一般说来,volatile用在如下的几个地方:
1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile;
2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile;
3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明,因为每次对它的读写都可能有不同意义。
volatile总是与优化有关,编译器有一种技术叫做数据流分析,分析程序中的变量在哪里赋值、在哪里使用、在哪里失效,分析结果可以用于常量合并,常量传播等优化,进一步可以死代码消除。但有时这些优化不是程序所需要的,这时可以用volatile关键字禁止做这些优化,它有下面的作用:
1、不会在两个操作之间把volatile变量缓存在寄存器中。在多任务、中断等环境下,变量可能被其他的程序改变,编译器自己无法知道,volatile就是告诉编译器这种情况。
2、不做常量合并、常量传播等优化,所以像下面的代码,if的条件不会当作无条件真。
volatile int i = 1;
if (i > 0)
...
3、对volatile变量的读写不会被优化掉。如果你对一个变量赋值但后面没用到,编译器常常可以省略那个赋值操作,然而对Memory Mapped IO的处理是不能这样优化的。
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