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C/C++中static,const,inline三種關鍵字的總結(參照網路)

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一、 關於static
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性,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。

引出原因:

函式內部定義的變數,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,函式在棧上分配的空間在此函式執行結束時會釋放掉,這樣就產生了一個問題: 如果想將函式中此變數的值儲存至下一次呼叫時,如何實現?

最容易想到的方法是定義一個全域性的變數,但定義為一個全域性變數有許多缺點,最明顯的缺點是破壞了此變數的訪問範圍(使得在此函式中定義的變數,不僅僅受此函式控制)。

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分配空間儲存,這樣即實現了目的,又使得此變數的存取範圍不變。

二、控制可見性與連線型別

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,使它成為一個內部連線,這時,它的反義詞為”extern”。

static作用分析總結:

static總是使得變數或物件的儲存形式變成靜態儲存,連線方式變成內部連線,對於區域性變數(已經是內部連線了),它僅改變其儲存方式;對於全域性變數(已經是靜態儲存了),它僅改變其連線型別。

類中的static成員

出現原因及作用:

1、需要在一個類的各個物件間互動,即需要一個數據物件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。

注意:

1、對於靜態的資料成員,聯結器會保證它擁有一個單一的外部定義。靜態資料成員按定義出現的先後順序依次初始化,注意靜態成員巢狀時,要保證所巢狀的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

2、類的靜態成員函式是屬於整個類而非類的物件,所以它沒有this指標,這就導致了它僅能訪問類的靜態資料和靜態成員函式。

二、 關於const
const 是C++中常用的型別修飾符,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。這裡我將對const進行辨析。溯其本源,究其實質,希望能對大家理解const有所幫助,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很有幫助。

1.大家知道,C++有一個型別嚴格的編譯系統,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引數的調整與修改,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,由於使用了預編譯器進行值替代,並不需要為這些常量分配儲存空間,所以執行的效率較高。

鑑於以上的優點,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,預處理語句僅僅只是簡單值替代,缺乏型別的檢測機制。這樣預處理語句就不能享受C++嚴格型別檢查的好處,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,正是為了取代預編譯指令,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?

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。

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引數的調整和修改。

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。

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型別的檢測,消除了預定義語句的隱患。

const 使用情況分類詳析

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 是一個左結合的型別修飾符,它與其左側的型別修飾符和為一個型別修飾符,所以,int const 限定 *A,不限定A。int *const 限定A,不限定*A。

2.const 限定函式的傳遞值引數

 void Fun(const int Var);

分析:上述寫法限定引數在函式體中不可被改變。由值傳遞的特點可知,Var在函式體中的改變不會影響到函式外部。所以,此限定與函式的使用者無關,僅與函式的編寫者有關。

結論:最好在函式的內部進行限定,對外部呼叫者遮蔽,以免引起困惑。如可改寫如下:

void Fun(int Var)

{

const int & VarAlias = Var;

VarAlias ....

.....

}

3. const 限定函式的值型返回值

const int Fun1();

const MyClass Fun2();

分析:上述寫法限定函式的返回值不可被更新,當函式返回內部的型別時(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。當函式返回自定義的型別時(如Fun2),這個型別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 限定類的成員函式

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。在此函式的宣告中和定義中均要使用const,因為const已經成為型別資訊的一部分。

獲得能力:可以操作常量物件。

失去能力:不能修改類的資料成員,不能在函式中呼叫其他不是const的函式。

三、 關於inline
在上面談了const後,下面再來談一下inline這個關鍵字,之所以把inline放在這個位置,是因為inline這個關鍵字的引入原因和const十分相似,下面分為如下幾個部分進行闡述。

C++中引入inline關鍵字的原因:

inline 關鍵字用來定義一個類的行內函數,引入它的主要原因是用它替代C中表達式形式的巨集定義。

表示式形式的巨集定義一例:

 #define ExpressionName(Var1,Var2) (Var1+Var2)*(Var1-Var2)

為什麼要取代這種形式呢,且聽我道來:

1.首先談一下在C中使用這種形式巨集定義的原因,C語言是一個效率很高的語言,這種巨集定義在形式及使用上像一個函式,但它使用前處理器實現,沒有了引數壓棧,程式碼生成等一系列的操作,因此,效率很高,這是它在C中被使用的一個主要原因。

2.這種巨集定義在形式上類似於一個函式,但在使用它時,僅僅只是做前處理器符號表中的簡單替換,因此它不能進行引數有效性的檢測,也就不能享受C++編譯器嚴格型別檢查的好處,另外它的返回值也不能被強制轉換為可轉換的合適的型別,這樣,它的使用就存在著一系列的隱患和侷限性。

3.在C++中引入了類及類的訪問控制,這樣,如果一個操作或者說一個表示式涉及到類的保護成員或私有成員,你就不可能使用這種巨集定義來實現(因為無法將this指標放在合適的位置)。

4. inline 推出的目的,也正是為了取代這種表示式形式的巨集定義,它消除了它的缺點,同時又很好地繼承了它的優點。

為什麼inline能很好地取代表達式形式的預定義呢?

對應於上面的1-3點,闡述如下:

1. inline 定義的類的行內函數,函式的程式碼被放入符號表中,在使用時直接進行替換,(像巨集一樣展開),沒有了呼叫的開銷,效率也很高。

2.很明顯,類的行內函數也是一個真正的函式,編譯器在呼叫一個行內函數時,會首先檢查它的引數的型別,保證呼叫正確。然後進行一系列的相關檢查,就像對待任何一個真正的函式一樣。這樣就消除了它的隱患和侷限性。

3. inline 可以作為某個類的成員函式,當然就可以在其中使用所在類的保護成員及私有成員。

在何時使用inline函式

首先,你可以使用inline函式完全取代表達式形式的巨集定義。

另外要注意,行內函數一般只會用在函式內容非常簡單的時候,這是因為,行內函數的程式碼會在任何呼叫它的地方展開,如果函式太複雜,程式碼膨脹帶來的惡果很可能會大於效率的提高帶來的益處。行內函數最重要的使用地方是用於類的存取函式。

如何使用類的inline函式

簡單提一下inline 的使用吧:

1.在類中定義這種函式

class ClassName{

.....

....

GetWidth(){return m_lPicWidth;}; // 如果在類中直接定義,可以不使用inline修飾

....

....

}

2.在類中宣告,在類外定義:

class ClassName{

.....

....

GetWidth(); // 如果在類中直接定義,可以不使用inline修飾

....

....

}

inline ClassName::GetWidth()

{

return m_lPicWidth;

}

在本文中,談了一種特殊的函式,類的inline函式,它的源起和特點在某種說法上與const很類似,可以與const搭配起來看。


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