C++ 学习笔记 静态成员与常成员

一，static 静态成员

在类定义中，关键词static声明不绑定到类实例的成员

在类外定义，它有不同含义

1.声明静态数据成员

类的静态成员不与类的对象关联：他们时具有静态存储期的独立变量，或者常规函数

static关键词仅与静态成员在类定义中声明一同使用，但不与该静态成员的定义一同使用（使用时不用static关键词）

静态数据成员不能为mutable.

类体内的声明不是定义，且可以将成员声明为具有不完整类型，包括该成员的声明所在的类型：

C++11 使用constexpr 或c++17 inline说明符，声明时，则必须声明该成员为具有完整类型。

struct Foo;
struct S
{
   static int a[]; // 声明，不完整类型
   static Foo x;   // 声明，不完整类型
   static S s;     // 声明，不完整类型（在其自身定义中）
};
 
int S::a[10]; // 定义，完整类型
struct Foo {};
Foo S::x;     // 定义，完整类型
S S::s;       // 定义，完整类型

可用两种形式来指代类T的静态成员限定名T::m,或成员访问表达式E.m或E->m,其中E分别时求值为T或T*的表达式。在同一类作用域，限定时不必要的：

struct X
{
    static void f(); // 声明
    static int n;    // 声明
};
 
X g() { return X(); } // 某个返回 X 的函数
 
void f()
{
    X::f();  // X::f 是静态成员函数的限定名
    g().f(); // g().f 是指代静态成员函数的成员访问表达式
}
 
int X::n = 7; // 定义
 
void X::f() // 定义
{ 
    n = 1; // X::n 在此作用域可以仅以 n 进行访问
}

2,常量静态成员

若整型或枚举型的静态数据成员被声明为const（且volatile）,则它能以其中的每个表达式为常量表达式的初始化器，直接在类定义内初始化

struct X {
    static const int n = 1;
    static constexpr int m = 4;
};
const int *p = &X::n, *q = &X::m; // X::n 与 X::m 被 ODR 式使用
const int X::n, X::m;       // ……故需要定义
constexpr int X::m;         // （但 C++17 中的 X::m 不需要）

3，声明静态成员函数

1）静态成员函数不关联任何对象，调用时，他们无this指针。

2）静态成员函数不能为virtual， const或volatile

3)静态成员函数的地址可以存储在常规的函数指针中，但不能存储与成员函数指针中；

二，const 常量成员

C++ 类型系统中有另外三个独立的类型：const-限定的 T、volatile-限定的 T 及 const-volatile-限定的 T。

• const 对象——类型为 const-限定的 对象，或 const 对象的非 mutable 子对象。这种对象不能修改：尝试直接这么做是编译时错误，而尝试间接这么做（例如通过到非 const 类型的引用或指针修改 const 对象）导致未定义行为。
• volatile 对象——类型为 volatile-限定的 对象，或 volatile 对象的子对象，或 const volatile 对象的 mutable 子对象。通过 volatile 限定的类型的泛左值表达式的每次访问（读或写操作、成员函数调用等），都被当作对于优化而言是可见的副作用（即在单个执行线程内，volatile 访问不能被优化掉，或者与另一按顺序早于或按顺序晚于该 volatile 访问的可见副作用进行重排序。这使得 volatile 对象适用于与信号处理函数之间的交流，但不适于与另一执行线程交流）。试图通过非 volatile 泛左值涉指 volatile 对象（例如，通过到非 volatile 类型的引用或指针）会导致未定义行为。
• const volatile 对象——类型为 const-volatile-限定的 对象，const volatile 对象的非 mutable 子对象，volatile 对象的 const 子对象，或 const 对象的非 mutable volatile 子对象。同时表现为 const 对象与 volatile 对象。

mutable说明符-容许在即便包含它的对象被声明为 const 时仍可修改声明为 mutable 的类成员。

mutable 用于指定不影响类的外部可观察状态的成员（通常用于互斥体、记忆缓存、惰性求值和访问指令等）。