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(chǎn)生原因、作用談起,全面分析static 修飾符的實質(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(qū)而非棧上空間。
1、引出原因:函數(shù)內(nèi)部定義的變量,在程序執(zhí)行到它的定義處時,編譯器為它在棧上分配空間,大家知道,函數(shù)在棧上分配的空間在此函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時會釋放掉,這樣就產(chǎn)生了一個問題: 如果想將函數(shù)中此變量的值保存至下一次調(diào)用時,如何實現(xiàn)?
最容易想到的方法是定義一個全局的變量,但定義為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范圍(使得在此函數(shù)中定義的變量,不僅僅受此函數(shù)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(tài)存儲區(qū)分配空間保存,這樣即實現(xiàn)了目的,又使得此變量的存取范圍不變。
二、控制可見性與連接類型 :
static還有一個作用,它會把變量的可見范圍限制在編譯單元中,使它成為一個內(nèi)部連接,這時,它的反義詞為”extern”.
static作用分析總結(jié):static總是使得變量或?qū)ο蟮拇鎯π问阶兂伸o態(tài)存儲,連接方式變成內(nèi)部連接,對于局部變量(已經(jīng)是內(nèi)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),它僅改變其連接類型。
類中的static成員:
一、出現(xiàn)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(shù)據(jù)對象為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(nèi)部,對外不可見。
類的static成員滿足了上述的要求,因為它具有如下特征:有獨立的存儲區(qū),屬于整個類。
二、注意:
1、對于靜態(tài)的數(shù)據(jù)成員,連接器會保證它擁有一個單一的外部定義。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員按定義出現(xiàn)的先后順序依次初始化,注意靜態(tài)成員嵌套時,要保證所嵌套的成員已經(jīng)初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。
2、類的靜態(tài)成員函數(shù)是屬于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(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)成員函數(shù)。
const 是c++中常用的類型修飾符,但我在工作中發(fā)現(xiàn),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,可就沒那么幸運了,究其實質(zhì)原由,大多因為沒有搞清本源。故在本篇中我將對const進行辨析。溯其本源,究其實質(zhì),希望能對大家理解const有所幫助,根據(jù)思維的承接關系,分為如下幾個部分進行闡述。
c++中為什么會引入const
c++的提出者當初是基于什么樣的目的引入(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(tǒng),這使得c++程序的錯誤在編譯階段即可發(fā)現(xiàn)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(yōu)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(yōu)點突出:
一是避免了意義模糊的數(shù)字出現(xiàn),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(shù)的調(diào)整與修改,如上例,當人數(shù)由107變?yōu)?01時,進改動此處即可,
三是提高了程序的執(zhí)行效率,由于使用了預編譯器進行值替代,并不需要為這些常量分配存儲空間,所以執(zhí)行的效率較高。
鑒于以上的優(yōu)點,這種預定義指令的使用在程序中隨處可見。
3. 說到這里,大家可能會迷惑上述的1點、2點與const有什么關系呢?,好,請接著向下看:
預處理語句雖然有以上的許多優(yōu)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,從而可能成為引發(fā)一系列錯誤的隱患。
4.好了,第一階段結(jié)論出來了:
結(jié)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(yōu)點。
現(xiàn)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句?
const 到底有什么大神通,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(shù)字出現(xiàn),同樣可以很方便地進行參數(shù)的調(diào)整和修改。
3. 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,這使得它成為一個編譯期間的常量,沒有了存儲與讀內(nèi)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。這里,我要提一下,為什么說這一點是也是它能取代預定義語句的基礎,這是因為,編譯器不會去讀存儲的內(nèi)容,如果編譯器為const分配了存儲空間,它就不能夠成為一個編譯期間的常量了。
4. 最后,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 是一個左結(jié)合的類型修飾符,它與其左側(cè)的類型修飾符和為一個類型修飾符,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(shù)的傳遞值參數(shù):
void fun(const int var);
分析:上述寫法限定參數(shù)在函數(shù)體中不可被改變。由值傳遞的特點可知,var在函數(shù)體中的改變不會影響到函數(shù)外部。所以,此限定與函數(shù)的使用者無關,僅與函數(shù)的編寫者有關。
結(jié)論:最好在函數(shù)的內(nèi)部進行限定,對外部調(diào)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(shù)的值型返回值:
const int fun1();
const myclass fun2();
分析:上述寫法限定函數(shù)的返回值不可被更新,當函數(shù)返回內(nèi)部的類型時(如fun1),已經(jīng)是一個數(shù)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(shù)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: 此種情況最為常見,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(shù):
class classname {
public:
int fun() const;
.....
}
注意:采用此種const 后置的形式是一種規(guī)定,亦為了不引起混淆。在此函數(shù)的聲明中和定義中均要使用const,因為const已經(jīng)成為類型信息的一部分。
獲得能力:可以操作常量對象。
失去能力:不能修改類的數(shù)據(jù)成員,不能在函數(shù)中調(diào)用其他不是const的函數(shù)。
在本文中,const方面的知識我講的不多,因為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(zhì)和用處. 我會盡量說的很詳細,因為我希望在一種很輕松隨意的氣氛中說出自己的某些想法,畢竟,編程也是輕松,快樂人生的一部分。有時候,你會驚嘆這其中的世界原來是如此的精美。
在前面談了const后,現(xiàn)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內(nèi)聯(lián)函數(shù),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(shù),但它使用預處理器實現(xiàn),沒有了參數(shù)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于一個函數(shù),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(shù)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(zhuǎn)換為可轉(zhuǎn)換的合適的類型,這樣,它的使用就存在著一系列的隱患和局限性。
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(xiàn)(因為無法將this指針放在合適的位置)。
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,同時又很好地繼承了它的優(yōu)點。
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,闡述如下:
1. inline 定義的類的內(nèi)聯(lián)函數(shù),函數(shù)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(diào)用的開銷,效率也很高。
2. 很明顯,類的內(nèi)聯(lián)函數(shù)也是一個真正的函數(shù),編譯器在調(diào)用一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)時,會首先檢查它的參數(shù)的類型,保證調(diào)用正確。然后進行一系列的相關檢查,就像對待任何一個真正的函數(shù)一樣。這樣就消除了它的隱患和局限性。
3. inline 可以作為某個類的成員函數(shù),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(shù):
首先,你可以使用inline函數(shù)完全取代表達式形式的宏定義。
另外要注意,內(nèi)聯(lián)函數(shù)一般只會用在函數(shù)內(nèi)容非常簡單的時候,這是因為,內(nèi)聯(lián)函數(shù)的代碼會在任何調(diào)用它的地方展開,如果函數(shù)太復雜,代碼膨脹帶來的惡果很可能會大于效率的提高帶來的益處。 內(nèi)聯(lián)函數(shù)最重要的使用地方是用于類的存取函數(shù)。
如何使用類的inline函數(shù):
簡單提一下inline 的使用吧:
1.在類中定義這種函數(shù):
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(shù),類的inline函數(shù),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。
posted on 2008-04-03 22:31
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c/c++