C++中的static和const

static

• 不考虑类的情况

  • 当同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。
  • 默认初始化为0，包括未初始化的全局静态变量与局部静态变量，都存在全局未初始化区.bss区
  • 静态变量在函数内定义，始终存在，且只进行一次初始化，具有记忆性，其作用范围与局部变量相同，函数退出后仍然存在，但不能使用，在下次调用时仍维持上次的值；
  • 在模块内的static函数只可被这一模块内的其它函数调用，这个函数的使用范围被限制在声明它的模块内；

• 考虑类的情况

  • static成员变量：只与类关联，不与类的对象关联。定义时要分配空间，不能在类声明中初始化，必须在类定义体外部初始化，初始化时不需要标示为static；可以被非static成员函数任意访问。
  • static成员函数：不具有this指针，无法访问类对象的非static成员变量和非static成员函数；不能被声明为const、虚函数和volatile；可以被非static成员函数任意访问
  • static成员函数不能被virtual修饰，static成员不属于任何对象或实例，所以加上virtual没有任何实际意义；静态成员函数没有this指针，虚函数的实现是为每一个对象分配一个vptr指针，而vptr是通过this指针调用的，所以不能为virtual；虚函数的调用关系，this->vptr->ctable->virtual function

const

• const修饰普通类型的变量

  • 阻止一个变量被改变，可以使用const关键字，const常量在定义时必须初始化，之后无法更改

• const 修饰指针变量

  • const 修饰指针指向的内容，指针常量，内容为不可变量
  • const 修饰指针，则指针为不可变量，即常量指针
  • const 修饰指针和指针指向的内容，则指针和指针指向的内容都为不可变量

• const参数传递和函数返回值

  • const 修饰函数参数

    • 值传递的 const 修饰传递，一般这种情况不需要 const 修饰，因为函数会自动产生临时变量复制实参值，这个时候无论加不加const对实参不会产生任何影响
    • const 参数为指针时，可以防止指针被意外篡改
    • const参数为引用，自定义类型的参数传递，需要临时对象复制参数，对于临时对象的构造，需要调用构造函数，比较浪费时间，因此我们采取 const 外加引用传递的方法。

  • const 修饰返回值

    • const 修饰自定义类型的作为返回值，此时返回的值不能作为左值使用，既不能被赋值，也不能被修改。
    • const 修饰返回的指针或者引用，是否返回一个指向 const 的指针，取决于我们想让用户干什么。

• 类相关const

  • const修饰类的成员变量，表示成员常量，不能被修改，同时它只能在初始化列表中赋值。
  • const修饰类的成员函数，则表明其是一个常函数，不能修改类的成员变量
  • const对象只能调用const成员函数。

顶层const和底层const

顶层const： 指针本身是个常量，const在*的右边

底层const： 指针所指的对象是个常量，const在*的左边

区分作用：

• 当执行对象的拷贝操作时，顶层const不受影响，因为执行拷贝操作并不会改变被拷贝对象的值，但拷入和拷出的对象必须具有相同的底层const资格，或者两个对象的数据类型必须能够转换，非常量可以转换为常量，反之不行
• 使用命名的强制类型转换函数const_cast时，只能改变运算对象的底层const

int i = 0;
int *const p1 = &i;     // 不能改变p1的值，顶层const
const int ci = 42;      // 不能改变ci的值，顶层const
const int *p2 = &ci;    // 允许改变p2的值，底层const
const int *const p3 = p2;   // 靠右的const是顶层const，靠左的是底层const
const int &r = ci;      // 用于声明引用的const都是底层const
i = ci;                 // 正确：拷贝ci的值，ci是一个顶层const
p2 = p3;                // 正确：p2和p3指向的对象类型相同，p3顶层const不影响
int *p = p3;            // 错误：p3包含底层const，而p没有
p2 = &i;                // 正确：int*能转换成const int*
int &r = ci;            // 错误：普通的int& 不能绑定到int常量上
const int &r2 = i;      // 正确：const int&可以绑定到普通变量int上