深入解析C++中的三個修飾符

static 是c++中很常用的修飾符，它被用來控制變量的存儲方式和可見性，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、控制存儲方式：

　　static被引入以告知編譯器，將變量存儲在程序的靜態存儲區而非棧上空間。

　　1、引出原因：函數內部定義的變量，在程序執行到它的定義處時，編譯器爲它在棧上分配空間，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量的值保存至下一次調用時，如何實現？

　　最容易想到的方法是定義一個全局的變量，但定義爲一個全局變量有許多缺點，最明顯的缺點是破壞了此變量的訪問範圍（使得在此函數中定義的變量，不僅僅受此函數控制）。

　　2、 解決方案：因此c++ 中引入了static，用它來修飾變量，它能夠指示編譯器將此變量在程序的靜態存儲區分配空間保存，這樣即實現了目的，又使得此變量的存取範圍不變。

　　二、控制可見性與連接類型 :

　　static還有一個作用，它會把變量的可見範圍限制在編譯單元中，使它成爲一個內部連接，這時，它的反義詞爲”extern”.

　　static作用分析總結：static總是使得變量或對象的存儲形式變成靜態存儲，連接方式變成內部連接，對於局部變量（已經是內部連接了），它僅改變其存儲方式；對於全局變量（已經是靜態存儲了），它僅改變其連接類型。

　　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交互，即需要一個數據對象爲整個類而非某個對象服務。

　　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，因爲它具有如下特徵：有獨立的存儲區，屬於整個類。

　　二、注意：

　　1、對於靜態的數據成員，連接器會保證它擁有一個單一的外部定義。靜態數據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指針，這就導致了它僅能訪問類的靜態數據和靜態成員函數。

　　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，大多因爲沒有搞清本源。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有所幫助，根據思維的承接關係，分爲如下幾個部分進行闡述。

　　c++中爲什麼會引入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++有一個類型嚴格的編譯系統，這使得c++程序的錯誤在編譯階段即可發現許多，從而使得出錯率大爲減少，因此，也成爲了c++與c相比，有着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，使得程序語義流暢清晰，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變爲201時，進改動此處即可，

　　三是提高了程序的執行效率，由於使用了預編譯器進行值替代，並不需要爲這些常量分配存儲空間，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序中隨處可見。

　　3． 說到這裏，大家可能會迷惑上述的1點、2點與const有什麼關係呢?,好，請接着向下看：

　　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，缺乏類型的檢測機制。這樣預處理語句就不能享受c++嚴格類型檢查的好處，從而可能成爲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，正是爲了取代預編譯指令，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 ;

　　爲什麼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++的編譯器通常不爲普通const常量分配存儲空間，而是將它們保存在符號表中，這使得它成爲一個編譯期間的常量，沒有了存儲與讀內存的操作，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。這裏，我要提一下，爲什麼說這一點是也是它能取代預定義語句的基礎，這是因爲，編譯器不會去讀存儲的內容，如果編譯器爲const分配了存儲空間，它就不能夠成爲一個編譯期間的常量了。

　　4． 最後，const定義也像一個普通的變量定義一樣，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 使用情況分類詳析

　　1.const 用於指針的兩種情況分析：

　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爲一個類型修飾符，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 限定函數的值型返回值：

const int fun1();

const myclass fun2();

　　分析:上述寫法限定函數的返回值不可被更新，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。當函數返回自定義的類型時（如fun2），這個類型仍然包含可以被賦值的變量成員，所以，此時有意義。

　　4. 傳遞與返回地址： 此種情況最爲常見，由地址變量的特點可知，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，亦爲了不引起混淆。在此函數的聲明中和定義中均要使用const,因爲const已經成爲類型信息的一部分。

　　獲得能力：可以操作常量對象。

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

　　在本文中，const方面的知識我講的不多，因爲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，因爲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。
　　在前面談了const後，現在再來談一下inline這個關鍵字，之所以把這個問題放在這個位置,是因爲inline這個關鍵字的引入原因和const十分相似，下面分爲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內聯函數，引入它的主要原因是用它替代c中表達式形式的宏定義。

　　表達式形式的宏定義一例：

　　　#define expressionname(var1,var2) (var1+var2)*(var1-var2)

　　爲什麼要取代這種形式呢，且聽我道來：

　　1． 首先談一下在c中使用這種形式宏定義的原因，c語言是一個效率很高的語言，這種宏定義在形式及使用上像一個函數，但它使用預處理器實現，沒有了參數壓棧，代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． 這種宏定義在形式上類似於一個函數，但在使用它時，僅僅只是做預處理器符號表中的簡單替換，因此它不能進行參數有效性的檢測，也就不能享受c++編譯器嚴格類型檢查的好處，另外它的返回值也不能被強制轉換爲可轉換的合適的類型，這樣，它的使用就存在着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達式涉及到類的保護成員或私有成員，你就不可能使用這種宏定義來實現(因爲無法將this指針放在合適的位置)。

　　4． inline 推出的目的，也正是爲了取代這種表達式形式的宏定義，它消除了它的缺點，同時又很好地繼承了它的優點。

　　爲什麼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 定義的類的內聯函數，函數的代碼被放入符號表中，在使用時直接進行替換，（像宏一樣展開），沒有了調用的開銷，效率也很高。

　　2． 很明顯，類的內聯函數也是一個真正的函數，編譯器在調用一個內聯函數時，會首先檢查它的參數的類型，保證調用正確。然後進行一系列的相關檢查，就像對待任何一個真正的函數一樣。這樣就消除了它的隱患和侷限性。

　　3． inline 可以作爲某個類的成員函數，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函數：

　　首先，你可以使用inline函數完全取代表達式形式的宏定義。

　　另外要注意，內聯函數一般只會用在函數內容非常簡單的時候，這是因爲，內聯函數的代碼會在任何調用它的地方展開，如果函數太複雜，代碼膨脹帶來的惡果很可能會大於效率的提高帶來的益處。 內聯函數最重要的使用地方是用於類的存取函數。

　　如何使用類的inline函數：

　　簡單提一下inline 的使用吧：

　　1.在類中定義這種函數：

class classname{

.....

....

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

....

....

} 

　　2.在類中聲明，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 getwidth(){

return m_lpicwidth;

}

　　在本文中，談了一種特殊的函數，類的inline函數，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。