【C/C++】static和const的比較和解釋

轉載自http://www.builder.com.cn/

 

       static 是c++中很常用的修飾符，它被用來控制變數的儲存方式和可見度，下面我將從 static 修飾符的產生原因、作用談起，全面分析static 修飾符的實質。

　　static 的兩大作用:

　　一、控制儲存方式：

　　static被引入以告知編譯器，將變數儲存在程式的靜態儲存區而非棧上空間。

　　1、引出原因：函數內部定義的變數，在程式執行到它的定義處時，編譯器為它在棧上分配空間，大家知道，函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時會釋放掉，這樣就產生了一個問題: 如果想將函數中此變數的值儲存至下一次調用時，如何?？

　　最容易想到的方法是定義一個全域的變數，但定義為一個全域變數有許多缺點，最明顯的缺點是破壞了此變數的存取範圍（使得在此函數中定義的變數，不僅僅受此函數控制）。

　　2、 解決方案：因此c++ 中引入了static，用它來修飾變數，它能夠指示編譯器將此變數在程式的靜態儲存區配置空間儲存，這樣即實現了目的，又使得此變數的存取範圍不變。

　　二、控制可見度與連線類型 :

　　static還有一個作用，它會把變數的可見範圍限制在編譯單元中，使它成為一個內部串連，這時，它的反義詞為”extern”.

　　static作用分析總結：static總是使得變數或對象的儲存形式變成靜態儲存，串連方式變成內部串連，對於局部變數（已經是內部串連了），它僅改變其儲存方式；對於全域變數（已經是靜態儲存了），它僅改變其連線類型。

　　類中的static成員：

　　一、出現原因及作用：

　　1、需要在一個類的各個對象間互動，即需要一個資料對象為整個類而非某個物件服務。

　　2、同時又力求不破壞類的封裝性,即要求此成員隱藏在類的內部，對外不可見。

　　類的static成員滿足了上述的要求，因為它具有如下特徵：有獨立的儲存區，屬於整個類。

　　二、注意：

　　1、對於靜態資料成員，連接器會保證它擁有一個單一的外部定義。待用資料成員按定義出現的先後順序依次初始化，注意靜態成員嵌套時，要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

　　2、類的靜態成員函數是屬於整個類而非類的對象，所以它沒有this指標，這就導致了它僅能訪問類的待用資料和靜態成員函數。

　　const 是c++中常用的類型修飾符，但我在工作中發現，許多人使用它僅僅是想當然爾，這樣,有時也會用對，但在某些微妙的場合，可就沒那麼幸運了，究其實質原由，大多因為沒有搞清本源。故在本篇中我將對const進行辨析。溯其本源，究其實質，希望能對大家理解const有所協助，根據思維的承接關係，分為如下幾個部分進行闡述。

　　c++中為什麼會引入const

　　c++的提出者當初是基於什麼樣的目的引入（或者說保留）const關鍵字呢？，這是一個有趣又有益的話題，對理解const很有協助。

　　1． 大家知道，c++有一個類型嚴格的編譯系統，這使得c++程式的錯誤在編譯階段即可發現許多，從而使得出錯率大為減少，因此，也成為了c++與c相比，有著突出優點的一個方面。

　　2． c中很常見的預先處理指令 #define variablename variablevalue 可以很方便地進行值替代，這種值替代至少在三個方面優點突出：

　　一是避免了意義模糊的數字出現，使得程式語義流暢清晰，如下例：

　　#define user_num_max 107 這樣就避免了直接使用107帶來的困惑。

　　二是可以很方便地進行參數的調整與修改，如上例，當人數由107變為201時，進改動此處即可，

　　三是提高了程式的執行效率，由於使用了先行編譯器進行值替代，並不需要為這些常量分配儲存空間，所以執行的效率較高。

　　鑒於以上的優點，這種預定義指令的使用在程式中隨處可見。

　　3． 說到這裡，大家可能會迷惑上述的1點、2點與const有什麼關係呢?,好，請接著向下

　　看來：

　　預先處理語句雖然有以上的許多優點，但它有個比較致命的缺點，即，預先處理語句僅僅只是簡單值替代，缺乏類型的檢測機制。這樣預先處理語句就不能享受c++嚴格類型檢查的好處，從而可能成為引發一系列錯誤的隱患。

　　4．好了，第一階段結論出來了：

　　結論： const 推出的初始目的，正是為了取代先行編譯指令，消除它的缺點，同時繼承它的優點。

　　現在它的形式變成了：

　　const datatype variablename = variablevalue ;

　　為什麼const能很好地取代預定義語句？

　　const 到底有什麼大神通，使它可以振臂一揮取代預定義語句呢？

　　1． 首先，以const 修飾的常量值，具有不可變性，這是它能取代預定義語句的基礎。

　　2． 第二，很明顯，它也同樣可以避免意義模糊的數字出現，同樣可以很方便地進行參數的調整和修改。

　　3． 第三，c++的編譯器通常不為普通const常量分配儲存空間，而是將它們儲存在符號表中，這使得它成為一個編譯期間的常量，沒有了儲存與讀記憶體的操作，使得它的效率也很高，同時，這也是它取代預定義語句的重要基礎。這裡，我要提一下，為什麼說這一點是也是它能取代預定義語句的基礎，這是因為，編譯器不會去讀儲存的內容，如果編譯器為const分配了儲存空間，它就不能夠成為一個編譯期間的常量了。

　　4． 最後，const定義也像一個普通的變數定義一樣，它會由編譯器對它進行類型的檢測，消除了預定義語句的隱患。

　　const 使用方式分類詳析

　　1.const 用於指標的兩種情況分析：

　　int const *a; 　file://a可變，*a不可變

　　int *const a; 　file://a不可變，*a可變

　　分析：const 是一個左結合的類型修飾符，它與其左側的類型修飾符和為一個類型修飾符，所以，int const 限定 *a,不限定a。int *const 限定a,不限定*a。

　　2.const 限定函數的傳遞值參數：

　　void fun(const int var);

　　分析：上述寫法限定參數在函數體中不可被改變。由值傳遞的特點可知，var在函數體中的改變不會影響到函數外部。所以，此限定與函數的使用者無關，僅與函數的編寫者有關。

　　結論：最好在函數的內部進行限定，對外部調用者屏蔽，以免引起困惑。如可改寫如下：

　　void fun(int var){

　　const int &varalias = var;

　　varalias ....

　　.....

　　}

　　3.const 限定函數的值型傳回值：

　　const int fun1();

　　const myclass fun2();

　　分析:上述寫法限定函數的傳回值不可被更新，當函數返回內部的類型時（如fun1），已經是一個數值，當然不可被賦值更新，所以，此時const無意義，最好去掉，以免困惑。當函數返回自訂的類型時（如fun2），這個類型仍然包含可以被賦值的變數成員，所以，此時有意義。

　　4. 傳遞與返回地址： 此種情況最為常見，由地址變數的特點可知，適當使用const，意義昭然。

　　5.　const 限定類的成員函數：

　　class classname {

　　public:

　　int fun() const;

　　.....

　　}

　　注意：採用此種const 後置的形式是一種規定，亦為了不引起混淆。在此函數的聲明中和定義中均要使用const,因為const已經成為類型資訊的一部分。

　　獲得能力：可以操作常量對象。

　　失去能力：不能修改類的資料成員，不能在函數中調用其他不是const的函數。

　　在本篇中，const方面的知識我講的不多，因為我不想把它變成一本c++的教科書。我只是想詳細地闡述它的實質和用處. 我會盡量說的很詳細，因為我希望在一種很輕鬆隨意的氣氛中說出自己的某些想法，畢竟，編程也是輕鬆，快樂人生的一部分。有時候，你會驚歎這其中的世界原來是如此的精美