const，static深度总结——c++穿透式分析

前言；c++类和对象的知识点中除了几种默认函数，比较重要的还有使用const和static修饰成员相关知识点。const在c++中特性很简单。但是在使用中，比较容易疏忽大意出现问题。 static特性也很简单，但是比起const来要直接的多。在使用中只要熟练语法以及底层原理。就不容易出错。

本节内容主要是对其进行详细的解析。相信本节内容可以让你对这两种语法有一个更深层次的认识。（注：如果想要进阶const的使用以及对类和对象的认识，建议自己实现vector的stl。 list也可以，但是list的stl的迭代器比较复杂，需要对类和对象有一定的理解。）

const

在讨论const修饰类的成员之前。我们先需要知道const的用法。

c++的const 与c语言const的区别

c++中的const比c语言中的const更加严格。在c语言中，我们使用const定义一个常量后, 这个常量并不是真正意义上的常量，它还保存在栈区。 我们如果定义一个指向这个空间的指针。那么我们还是可以对这块空间进行修改的。

但是在c++中。如果我们使用const定义了一个常量。那么我们如果再使用一个指针变量保存这块内存的地址。会报错。编译不通过。这是因为使用const修饰的变量相当于放在了常量区。（这里是相当于放在了常量区。事实上，当我们进行源代码编译的时候，变量被编译成对应的常量，这个常量保存在哪个区，取决于你在哪里定义的变量。如果是在栈区，那就是被存储在了栈区。所以使用const修饰变量不会改变该数据存储的位置。这个位置是在编译时期就决定的，不是在运行时期决定的。）我们想要访问这块空间只能通过常量指针来进行访问（只读）。

const的权限平移，放大，缩小问题

在c++中，权限只能平移或者缩小，不能放大。如图：

int main()
{const int a = 10;int& b = a;//不可以， const修饰a，让a成为一个常量，数据放在了常量区，只读。 int& b是一个可读可写的类型。 相当于权限放大。  int* Pa = &a;//不可以， a是一个常量，数据放在了常量区。a的内容不可被修改， 只读。 使用指针找到这块空间后，也不能修改。 但是pa是一个可读可写的类型。 相当于权限的放大。const int* pa = &a;//可以， 这里pa使用const修饰， 变成只读。 相当于权限的平移。 int c = 10;
//下面这两个都可以， c是变量， 可读可写。而d别名是只读的。 pc也是只读的。都相当于权限的缩小。 const int& d = c;const int* pc = &c;return 0
}

看这张图中的红框框，红框框是使用const修饰的一个int类型的变量。然后使用了一个int类型的引用b作为a的别名。

这么写是错误的。 a被const修饰，具有常性，只读。 而b是一个不加const修饰的引用别名， 只是一个单纯的变量，可读可写。想一想，如果这里是对的， a本身都不可以改变自己，那么如果通过b这个别名可以来对a进行修改，这不就乱了吗？所以， c++设定了权限只能平移和缩小，不能放大。

同样的，我们看一下下面的几个示例。

1.首先，我们来看一下红框框和绿框框，这个对不对呢？

答案是对的，因为a被const修饰，具有常性。但是pa也被const在int*前面修饰，这里相当于指针指向的空间不可被修改，称为常量指针（常量指针是指向常量的指针，另一个叫做指针常量，是不能改变指向的一个指针常量）。所以是权限的平移，可以被编译器通过。

2.然后，我们来看一看蓝框框和黄框框是不是对的呢？

答案是对的， c是一个int类型的变量。而d作为c的别名， pc作为c的指针。都是被const修饰，都具有常性。 权限缩小。编译器可以通过。

const 修饰类中的成员

在C++中，const关键字可以用来修饰类的成员函数。一个被const修饰的成员函数被称为常量成员函数，它不会修改类的内部状态。

常量成员函数的声明和定义格式如下：

常量成员函数可以在常对象上调用，它们也可以在非常对象上调用。但是，常量对象上只能调用常量成员函数，而非常对象上可以调用常量成员函数和非常量成员函数。因为常对象是一个只读的类型。而且类的实例化对象在调用成员函数的时候会把自己的this指针传送过去。 而常量成员函数中的const本质上是修饰的成员this指针。所以常对象在调用常量成员函数的时候，地址给const修饰的this，是权限的平移。可以编译通过。但是如果常对象调用非常量成员函数， this指针是可读可写的，属于权限的放大。编译不能通过。

const修饰成员函数，本质上就是修饰的成员函数中的this指针。让this指针从可读可写变为只读的，也就是常量指针（注意区别常量指针和指针常量的区别）。

const修饰返回值和修饰成员函数

const修饰返回值和const修饰成员函数是不同的。但是我们通过是否使用const修饰成员函数来区分一个成员函数的返回值是否是const修饰的常量。就比如迭代器的实现， stl中的迭代器一般都有如下两种类型:
iterator；//迭代器
const_iterator；//只读迭代器

iterator和const_iterator的实现其实就用到了const修饰，来区分两种迭代器重载。

如下是list中迭代器的实现部分代码：

（只需关注const修饰成员函数来形成重载这种思想。 list迭代器的具体实现不需要关注，后续会有专门一节来实现list的stl）
///迭代器iterator begin() {return iterator(_head->_next);}iterator end() {return iterator(_head);}///只读迭代器。 如果没有这个const修饰， 他和上面的迭代器构不成重载const_iterator begin() const{return const_iterator(_head->_next);}const_iterator end() const{return const_iterator(_head);}
注意红框框。

const比较容易出现问题的地方

如图是vector的标准库中的size（）和capacity（）的模拟实现

public://………………………………public中的其他成员
size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _end_of_storage - _start;}   //……………………………………public中的其他成员private:T* _start;T* _finish;T* _end_of_storage;

这两个成员函数的实现必须使用const修饰。 为什么呢？因为size()和capacity是只读的。他们不涉及成员变量的修改。 注意，这里很重要。也有点难以理解。

我们说如果一个对象是常量。那么这个常量对象只能调用const修饰的成员函数，这里没问题吧。

然后，假如， size（）和capacity（）没有被const修饰，那么假如我们想计算常量对象的大小时，是不是就无法调用这两个函数。所以这显然是不对的。而且， 这个常量对象，我们是不是一定不会去修改它？所以也就不需要调用那些涉及修改数值的函数。那么，那些涉及修改数值的函数，就不需要使用const修饰。因为我们不会让const对象去调用他们。

但是，如果一些不涉及修改数值的函数，我们在使用const对象时，是不是可能去调用这种不修改数值的函数。这些函数如果没有使用const修饰的话。 const对象就调不动他们。这不符合我们的需求。所以我们必须给不修改数值的成员函数加const修饰。

由以上分析，我在这里总结一个结论：设计修改数值的成员函数，按照需要看是否加const修饰成员函数。不涉及修改数值的成员函数，一定要加const修饰成员函数。

这个结论正在随着我代码量的提高逐渐深刻。当涉及容器的套娃时，可能会出现例外。但是本人认为可以加深对于成员函数，成员变量之间关系的理解。

static

static在c++中的作用

static在c++用和在c语言中的应用场景类似。都是用来修饰变量或者函数。这里的变量或者函数包括类的成员变量和类的成员函数。

在全局作用域修饰变量或者函数

static在全局作用域修饰变量或者函数时，这个变量或者函数属于整个源文件。但是不属于项目中的其他源文件。其他源文件无法调用static在全局修饰的成员或者函数。

在局部修饰变量或者函数

在局部修饰变量的时候， static修饰的变量生命周期变长，局部作用域销毁后，这个变量不会销毁。但是使用的范围不变。这个变量仍然只能在局部使用。也就是说， static修饰的成员的作用域是当前作用域，但是生命周期变成了整个程序的生命周期。它在程序运行时创建，在程序结束时销毁。

static修饰类中成员

以上都是static修饰非类中的成员。

现在来看static修饰类中的成员。

static修饰成员变量

static修饰成员变量的性质

static修饰的成员变量不是属于对象的。是属于整个类的。它同样符合上面的性质：作用域属于当前作用域，也就是类域。生命周期是整个程序的周期。

static成员变量与普通成员变量的区别

static成员变量会在程序开始运行时就被创建出来。而一般的成员变量是在对象实例化的时候被定义的。所以成员变量可以属于一个对象，但是static修饰的成员变量只能属于整个类域。

同时，一般的成员函数是无法访问static修饰的成员变量的。为什么？很简单。这里涉及到了成员函数为什么可以访问成员变量的知识点。

看这一串代码。


public://………………………………public中的其他成员void operator=(const vector<T>& v) {T* tmp = new T[v.size()];for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) {tmp[i] = v[i];}_start = tmp;_finish = _start + (v._finish - v._start);_end_of_storage = _start + v.capacity();}//…………………………public中的其他成员private:T* _start;T* _finish;T* _end_of_storage;

看绿框框和红框框。绿框框中的_finish是调用成员函数的对象的成员变量。它是this指针找到的。这里this指针隐藏了，其实应该本质是this->_finish, 或者*this._finish.

红框框中的_finish和_start是v这个对象找到的。

我们可以把this指针和v比作一个采花许可证，然后成员函数里面比作一个花园。然后成员变量就是花园里的一朵花。只有我们在花园中，而且我们有采花许可证的情况下。我们才可以采到一朵花。

这里同样的也是这么一个问题。只有我们在成员函数中，或者说是类域中。并且我们有this指针或者直接有一个有一个对象。我们才可以访问thiis指针指向的变量或者对象本身的变量。

但是，static不属于任何一个对象。没有任何一个对象有他的指针。 他就无法被对象访问到。即使这个对象到了花园。

那么，有什么方法可以访问到static成员变量呢？

static修饰成员函数

static修饰的成员函数可以用来访问static修饰的成员变量。它是专门用来访问成员变量的。

但是，static修饰的成员函数只能访问它的参数、类的静态数据成员和全局变量，而不能访问非静态数据成员。所以， static也可以用来限制某个函数。

具体看一下实例：


class AA 
{public:AA(){}static void SFunc() {cout << count1 << endl;}private:static int count1;
};int AA::count1 = 1;int main() 
{AA().SFunc();return 0;
}

图中红框框是我们定义的一个静态成员。然后， static修饰的成员变量要在类外面初始化。这里蓝框框将它在外面初始化。

绿框框是我们通过静态成员函数访问count1成员。