浅谈C++中的几个关键字 : static, const, inline

浅谈C++中的几个关键字 : static, const, inline

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static

static
是C++中很常用的存储类说明符，它被用来控制变量、函数的存储方式同链接方式。

下面我将从static 存储类说明符的产生原因、作用谈起，全面分析static 说明符的实质。

static 说明符的两大作用：

一、控制存储方式

static 说明符被引入，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，当程序执行到它的定义处时，编译器为它在栈上分配空间，而当程序执行到其作用域外时会释放掉。

这就产生了一个问题：如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用，该如何实现？

最容易想到的方法是定义一个全局变量，但定义一个全局变量有着许多缺点，最明显的就是扩大了此变量的作用域，使得此变量

可经由其他函数或语句改写。

2、解决方案：

因此在C++ 中引入了static 说明符，用它来修饰变量，它能够指示编译器为此变量在程序的静态存储区分配空间保存，这样既实现

了目的，也没有没有改变其原有的作用域。

二、控制链接方式

对于所有不在函数内或语句块内声明的对象，默认有外部链接。即在多个文件中可声明多次，但只指向同一个对象

如果在声明对象时引入 static， 则所声明的变量或函数只在当前文件内可见，使得外部链接变为内部链接。

static作用分析总结：

static 说明符总是使得变量或对象的存储形式变成静态存储，对于全局变量是内部链接，对于局部变量是无链接。

对于局部变量，改变了其存储方式；对于全局变量，改变了其链接方式。

类中的static 成员：

一、出现原因及作用：

1、需要一个数据成员由类的各个对象共享，为整个类而非某个对象服务。

2、力求不破坏类的封装性，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、对于静态数据成员，链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，这就导致了它公能访问类的静态数据和静态成员函数。

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const

const 是C++ 中常用的类型限定符，但我在工作中却发现，许多人使用它仅仅是想当然，这样有时也会用对，但在某些微妙的场合，可就没有那么幸运了。

究其实质原由，大多因为没有搞清const 类型限定符的本质。这里我将对const 类型限定符进行一个分析，溯其本源究其本质，希望对大家理解const 有所帮助。

C++中为什么要引入 const


C++ 的作者当初是出于怎样的目的引入（或称保留） const 关键字的呢? 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，从而使出错率大为减少，

也因此 成为了C++ 与 C 相比有些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换，这种替换在至少在以下三个方面

优点表现突出：

一是避免了意义模糊的数字出现，使得程序语义清晰流畅， 如下例： #define USER_NUM_MAX 108 。这样就避免了直接使用数字108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108变为200时，在此改动一处就可。
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换，并不需要为这些常量分配存储空间，所以执行效率较高。

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所讲的1、2两点同 const 说明符有什么关系。好，请接着下看：

预处理语句虽然有些以上所述的许多优点，但它也有个比较致命的缺点。即，预处理语句仅仅只是简单的值替换，缺少类型的检测机制。

这样的预处理语句就可能享受 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，第一阶段结论好了：

结论： const 说明符推出的初始目的，就是为了取代预编译指令 #define ，在继承其优点的同时消除它的缺点。

现在的它形式变成了：

const Tpye VariableName = VariableValue;

为什么 const 可以很好地取代预定义语句呢？ 请看

1、首先，以const 说明符修饰的常量值具有不可变性。这是它可取代预定义语句的基础。

2、第二，它也同样可以避免意义模糊的数字出现，使得程序语义清晰的同时可以很方便地对参数进行调整与修改。

3、第三，C++ 编译器一般不为普通 const 常量分配存储空间，而是将们保存在符号表中，这使得它真正成为了一个编译期间常量。

由于 没有了存储与读内存的操作，这使得它的效率也很高。这是它取代预定义语句的重要基础。

4、最后，const 定义也同一般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 说明符使用情况分类详析

1。const 说明符用于指针的两种情况分析：

int a ;

const int *p ; // 指针类型为 const int *， 指针指向类型为 const int 。指针变量为非 const 类型，但指向的的变量为 const 类型

int *const p = &a ; // 指针类型为int *const ， 指针指向 int 。指针变量为 const 类型，指向的变量为 非const 类型

const 类型指针的转换问题：

1.、从" const 指针类型 " 到 " 非const 指针类型 " 的转换：

除了 const char * 指针类型 可转换为 char * 类型外（这是为了对c语言的向下兼容） ，

任何的 const type1 * 都不可转换为 type2 * 类型。

2、从 " 非const 指针类型 " 到 " const 指针类型 " 的转换：

这样的转换都是可以执行的。

2。const 说明符限定函数的传递值参数：

void Fun( const int Var);

分析：

上述写法限定了参数Var不可在函数体内改变。而由值传递的特点可知，就算Var在函数体中改变了也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;

.....

}

3。const 限定函数的返回值类型

const int Fun1();

const MyClass Fun2();

const int &Fun3();

cosnt int *Fun4();

const MyClass &Fun5();

const MyClass *Fun6();

分析：

上述写法仅限定函数的返回值不可被改写。

1.当函数返回为内置类型的数据时，那已经是一个数值，那是必定不可改写的，这时的const 可要可不要。但建议去掉。

2.当函数返回为自定义类型的对象，这时的对象仍然可能包含可被赋值的数据成员，所以此时有意义。

3.如返回的是一个引用或是指针时，这种情况最为常见，由地址变量的特点可知，适当使用const ，意义昭然。

4。const 限定类的成员函数

class ClassName

{

public:

int Fun() const;

.....

}

注意：

采用这种const 后置的形式是一种规定，也是为了不引起混淆。在这个函数的声明和定义中均要使用const，因为const已经成为类型信息的一部分。

获得能力：可以操作常量对象。

失去能力：不能修改类的数据成员，不能在函数中调用其他不是const的函数。

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inline


在上面谈了const后，下面再来谈一下inline这个关键字。之所以把inline放在这个位置，是因为inline这个关键字的引入原因和const十分相似。

下面分为如下几个部分进行阐述。

C++中引入inline关键字的原因:



　　inline 关键字用来定义一个类的内联函数，引入它是为了取代C语言中表达式形式的宏定义。

表达式形式的宏定义一例： #define ExpressionName(Var1,Var2) (Var1 + Var2) * (Var1 - Var2)

一、为什么要取代这种形式呢，且听老夫慢慢道来：

　　1．首先我们谈一下在C中使用这种形式宏定义的原因。

C语言是一门效率很高的语言，这种宏定义在形式和使用上就像一个函数，但它使用预处理器来实现，没有了参数压栈、代码生成等一系列的操作。

这样一来它的效率很高，这是它在C中被使用的一个主要原因。

　　2．这种宏定义在形式上类似于一个函数，但在使用它时，仅仅只是做预处理器符号表中的简单替换，因此它不能进行参数有效性的检测，也就不能享受C++编译器严格类型检查的好处。

另外它的返回值也不能被强制转换为可转换的合适的类型。这样，它的使用就存在着一系列的隐患和局限性。

　 3．在C++ 中引入了类及类的访问控制，这样，如果一个操作或者说一个表达式涉及到类的保护成员或私有成员，

你就不可能使用这种宏定义来实现(因为无法将this指针放在合适的位置)。

　 4． inline 推出的目的，也正是为了取代这种表达式形式的宏定义。inline 很好地继承了它的优点同时也消除了化的缺点。

二、为什么inline能很好地取代表达式形式的预定义呢？

对应于上面的1-3点，阐述如下：

　　1． inline 定义的类的内联函数，函数的代码被保存在符号表中，在使用时直接进行替换（像宏一样展开），没有了调用的开销，效率很高。

　　2．很明显，类的内联函数也是一个真正的函数，编译器在调用一个内联函数时，会首先检查它的参数的类型，保证调用正确。

然后进行一系列的相关检查，就像对待任何一个真正的函数一样。这样就消除了它的隐患和局限性。

　　3． inline 可以作为某个类的成员函数，当然就可以在其中使用所在类的保护成员及私有成员。

三、在何时使用inline函数：

　　1．首先，你可以使用inline函数完全取代表达式形式的宏定义。

　　2．另外要注意，内联函数一般只会用在函数内容非常简单的时候。这是因为，内联函数的代码会在任何调用它的地方展开，

如果函数太复杂，代码膨胀带来的恶果很可能会大于效率的提高带来的益处。内联函数最重要的使用地方是用于类的存取函数。

四、如何使用类的inline函数：

简单提一下inline 的使用吧：

1．在类中定义内联函数：

隐含式定义内联函数

class ClassName

{

....

// 如果在类中直接定义，可以不使用inline修饰。默认为内联

int GetWidth() {return m_lPicWidth;}; ....

....

}

2．在类中声明，在类外定义:

class ClassName

{

....

// 如果在类中直接定义，可以不使用inline修饰

int GetWidth();

....

}

inline int GetWidth()

{

return m_lPicWidth;

}