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C/C++中static、const和inline三種關(guān)鍵字的介紹
一、關(guān)于static
static 是C++中很常用的修飾符，它被用來(lái)控制變量的存儲方式和可見(jiàn)性，下面我將從 static 修飾符的產(chǎn)生原因、作用談起，全面分析static 修飾符的實(shí)質(zhì)。
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(tài)存儲區而非棧上空間。
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(shí)，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(shí)會(huì )釋放掉，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題: 如果想將函數中此變量的值保存至下一次調用時(shí)，如何實(shí)現？
最容易想到的方法是定義一個(gè)全局的變量，但定義為一個(gè)全局變量有許多缺點(diǎn)，最明顯的缺點(diǎn)是破壞了此變量的訪(fǎng)問(wèn)范圍（使得在此函數中定義的變量，不僅僅受此函數控制）。
解決方案：
因此C++ 中引入了static，用它來(lái)修飾變量，它能夠指示編譯器將此變量在程序的靜態(tài)存儲區分配空間保存，這樣即實(shí)現了目的，又使得此變量的存取范圍不變。
二、控制可見(jiàn)性與連接類(lèi)型
static還有一個(gè)作用，它會(huì )把變量的可見(jiàn)范圍限制在編譯單元中，使它成為一個(gè)內部連接，這時(shí)，它的反義詞為”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(tài)存儲，連接方式變成內部連接，對于局部變量（已經(jīng)是內部連接了），它僅改變其存儲方式；對于全局變量（已經(jīng)是靜態(tài)存儲了），它僅改變其連接類(lèi)型。
類(lèi)中的static成員
出現原因及作用：
1、需要在一個(gè)類(lèi)的各個(gè)對象間交互，即需要一個(gè)數據對象為整個(gè)類(lèi)而非某個(gè)對象服務(wù)。
2、同時(shí)又力求不破壞類(lèi)的封裝性,即要求此成員隱藏在類(lèi)的內部，對外不可見(jiàn)。
類(lèi)的static成員滿(mǎn)足了上述的要求，因為它具有如下特征：有獨立的存儲區，屬于整個(gè)類(lèi)。
注意：
1、對于靜態(tài)的數據成員，連接器會(huì )保證它擁有一個(gè)單一的外部定義。靜態(tài)數據成員按定義出現的先后順序依次初始化，注意靜態(tài)成員嵌套時(shí)，要保證所嵌套的成員已經(jīng)初始化了。消除時(shí)的順序是初始化的反順序。
2、類(lèi)的靜態(tài)成員函數是屬于整個(gè)類(lèi)而非類(lèi)的對象，所以它沒(méi)有this指針，這就導致了它僅能訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)的靜態(tài)數據和靜態(tài)成員函數。
三、關(guān)于const
const 是C++中常用的類(lèi)型修飾符，但我在工作中發(fā)現，許多人使用它僅僅是想當然爾，這樣,有時(shí)也會(huì )用對，但在某些微妙的場(chǎng)合，可就沒(méi)那么幸運了，究其實(shí)質(zhì)原由，大多因為沒(méi)有搞清本源。這里我將對const進(jìn)行辨析。溯其本源，究其實(shí)質(zhì)，希望能對大家理解const有所幫助，根據思維的承接關(guān)系，分為如下幾個(gè)部分進(jìn)行闡述。
C++中為什么會(huì )引入const
C++的提出者當初是基于什么樣的目的引入（或者說(shuō)保留）const關(guān)鍵字呢？，這是一個(gè)有趣又有益的話(huà)題，對理解const很有幫助。
1．大家知道，C++有一個(gè)類(lèi)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(fā)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(zhù)突出優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)方面。
2． C中很常見(jiàn)的預處理指令 #define VariableName VariableValue 可以很方便地進(jìn)行值替代，
這種值替代至少在三個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)突出：
一是避免了意義模糊的數字出現，使得程序語(yǔ)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(lái)的困惑。
二是可以很方便地進(jìn)行參數的調整與修改，如上例，當人數由107變?yōu)?01時(shí)，進(jìn)改動(dòng)此處即可；
三是提高了程序的執行效率，由于使用了預編譯器進(jìn)行值替代，并不需要為這些常量分配存儲空間，所以執行的效率較高。
鑒于以上的優(yōu)點(diǎn)，這種預定義指令的使用在程序中隨處可見(jiàn)。
3．說(shuō)到這里，大家可能會(huì )迷惑上述的1點(diǎn)、2點(diǎn)與const有什么關(guān)系呢?,好，請接著(zhù)向下看來(lái)：
預處理語(yǔ)句雖然有以上的許多優(yōu)點(diǎn)，但它有個(gè)比較致命的缺點(diǎn)，即，預處理語(yǔ)句僅僅只是簡(jiǎn)單值替代，缺乏類(lèi)型的檢測機制。這樣預處理語(yǔ)句就不能享受C++嚴格類(lèi)型檢查的好處，從而可能成為引發(fā)一系列錯誤的隱患。
4．好了，第一階段結論出來(lái)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(diǎn)，同時(shí)繼承它的優(yōu)點(diǎn)。
現在它的形式變成了：
const DataType VariableName = VariableValue ;
為什么const能很好地取代預定義語(yǔ)句？
const 到底有什么大神通，使它可以振臂一揮取代預定義語(yǔ)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(yǔ)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(jìn)行參數的調整和修改。
第三，C++的編譯器通常不為普通const常量分配存儲空間，而是將它們保存在符號表中，這使得它成為一個(gè)編譯期間的常量，沒(méi)有了存儲與讀內存的操作，使得它的效率也很高，同時(shí)，這也是它取代預定義語(yǔ)句的重要基礎。
這里，我要提一下，為什么說(shuō)這一點(diǎn)是也是它能取代預定義語(yǔ)句的基礎，這是因為，編譯器不會(huì )去讀存儲的內容，如果編譯器為const分配了存儲空間，它就不能夠成為一個(gè)編譯期間的常量了。
最后，const定義也像一個(gè)普通的變量定義一樣，它會(huì )由編譯器對它進(jìn)行類(lèi)型的檢測，消除了預定義語(yǔ)句的隱患。
const 使用情況分類(lèi)詳析
1.const 用于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(gè)左結合的類(lèi)型修飾符，它與其左側的類(lèi)型修飾符和為一個(gè)類(lèi)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(xiě)法限定參數在函數體中不可被改變。由值傳遞的特點(diǎn)可知，Var在函數體中的改變不會(huì )影響到函數外部。所以，此限定與函數的使用者無(wú)關(guān)，僅與函數的編寫(xiě)者有關(guān)。
結論：最好在函數的內部進(jìn)行限定，對外部調用者屏蔽，以免引起困惑。如可改寫(xiě)如下：
復制代碼 代碼如下:
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(xiě)法限定函數的返回值不可被更新，當函數返回內部的類(lèi)型時(shí)（如Fun1），已經(jīng)是一個(gè)數值，當然不可被賦值更新，所以，此時(shí)const無(wú)意義，最好去掉，以免困惑。當函數返回自定義的類(lèi)型時(shí)（如Fun2），這個(gè)類(lèi)型仍然包含可以被賦值的變量成員，所以，此時(shí)有意義。
4. 傳遞與返回地址
此種情況最為常見(jiàn)，由地址變量的特點(diǎn)可知，適當使用const，意義昭然。
5. const 限定類(lèi)的成員函數
復制代碼 代碼如下:
class ClassName {
public:
int Fun() const;
.....
}
注意：采用此種const 后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(jīng)成為類(lèi)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(lèi)的數據成員，不能在函數中調用其他不是const的函數。
四、關(guān)于inline
在上面談了const后，下面再來(lái)談一下inline這個(gè)關(guān)鍵字，之所以把inline放在這個(gè)位置,是因為inline這個(gè)關(guān)鍵字的引入原因和const十分相似，下面分為如下幾個(gè)部分進(jìn)行闡述。
C++中引入inline關(guān)鍵字的原因:
inline 關(guān)鍵字用來(lái)定義一個(gè)類(lèi)的內聯(lián)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)
為什么要取代這種形式呢，且聽(tīng)我道來(lái)：
1．首先談一下在C中使用這種形式宏定義的原因，C語(yǔ)言是一個(gè)效率很高的語(yǔ)言，這種宏定義在形式及使用上像一個(gè)函數，但它使用預處理器實(shí)現，沒(méi)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(gè)主要原因。
2．這種宏定義在形式上類(lèi)似于一個(gè)函數，但在使用它時(shí)，僅僅只是做預處理器符號表中的簡(jiǎn)單替換，因此它不能進(jìn)行參數有效性的檢測，也就不能享受C++編譯器嚴格類(lèi)型檢查的好處，另外它的返回值也不能被強制轉換為可轉換的合適的類(lèi)型，這樣，它的使用就存在著(zhù)一系列的隱患和局限性。
3．在C++中引入了類(lèi)及類(lèi)的訪(fǎng)問(wèn)控制，這樣，如果一個(gè)操作或者說(shuō)一個(gè)表達式涉及到類(lèi)的保護成員或私有成員，你就不可能使用這種宏定義來(lái)實(shí)現(因為無(wú)法將this指針?lè )旁诤线m的位置)。
4． inline 推出的目的，也正是為了取代這種表達式形式的宏定義，它消除了它的缺點(diǎn)，同時(shí)又很好地繼承了它的優(yōu)點(diǎn)。
為什么inline能很好地取代表達式形式的預定義呢？
對應于上面的1-3點(diǎn)，闡述如下：
1． inline 定義的類(lèi)的內聯(lián)函數，函數的代碼被放入符號表中，在使用時(shí)直接進(jìn)行替換，（像宏一樣展開(kāi)），沒(méi)有了調用的開(kāi)銷(xiāo)，效率也很高。
2．很明顯，類(lèi)的內聯(lián)函數也是一個(gè)真正的函數，編譯器在調用一個(gè)內聯(lián)函數時(shí)，會(huì )首先檢查它的參數的類(lèi)型，保證調用正確。然后進(jìn)行一系列的相關(guān)檢查，就像對待任何一個(gè)真正的函數一樣。這樣就消除了它的隱患和局限性。
3． inline 可以作為某個(gè)類(lèi)的成員函數，當然就可以在其中使用所在類(lèi)的保護成員及私有成員。
在何時(shí)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(lián)函數一般只會(huì )用在函數內容非常簡(jiǎn)單的時(shí)候，這是因為，內聯(lián)函數的代碼會(huì )在任何調用它的地方展開(kāi)，如果函數太復雜，代碼膨脹帶來(lái)的惡果很可能會(huì )大于效率的提高帶來(lái)的益處。內聯(lián)函數最重要的使用地方是用于類(lèi)的存取函數。
如何使用類(lèi)的inline函數
簡(jiǎn)單提一下inline 的使用吧：
1.在類(lèi)中定義這種函數
復制代碼 代碼如下:
class ClassName{
.....
....
GetWidth(){return m_lPicWidth;}; // 如果在類(lèi)中直接定義，可以不使用inline修飾
....
....
}
2.在類(lèi)中聲明，在類(lèi)外定義:
復制代碼 代碼如下:
class ClassName{
.....
....
GetWidth(); // 如果在類(lèi)中直接定義，可以不使用inline修飾
....
....
}
inline ClassName::GetWidth()
{
return m_lPicWidth;
}
在本文中，談了一種特殊的函數，類(lèi)的inline函數，它的源起和特點(diǎn)在某種說(shuō)法上與const很類(lèi)似，可以與const搭配起來(lái)看。
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