C中const、static、staticconst和conststatic的初始化以及修改问题.docx

C+中const 、static、 static const和const static的初始化以及修改问题本人系C+初学者，很渣很菜鸟，这也是本人写的第一篇有关C+的博文 ，说是写，不如说是对网络上高人博文的综合与整理。（当然，凡是本文涉及到别人博客内容的，都将附上网址链接。）写这篇博文的目的，是希望对相关知识做出尽可能全面、详尽、简易的解释，以供像我一样的初学者参考，同时也希望得到高人的批评与指正，以此来提高自己。另外，为保证文章的针对性，同时也限于本人水平，本文只对相关类型的数据做出讨论，并不涉及函数的讨论。下面，是我的一些整理与见解。一、const、static、static const、const static变量的初始化.const的初始化（1）只有这一种情况const变量可以不在声明的同时定义，那就是const变量作为类的数据成员出现时。例如：class Myclasscons int a;/注意，在任何情况下，const int a与int const a等价,只不过人们习惯写前者;但要注意，这样做是毫无意义的，只是编译能够通过罢了，int const a什么也做不了，因为它没有值。（2）凡是在函数（包括类中的，main函数及其它）中，const常量必须在声明时初始化，这是因为const被视为常量。例如：class Myclass()public:int test()const int b;当输入int const b;一句时，在分号下面出现红色下划线，鼠标移到该处，出现报错：Error:常量 变量 “b”需要初始值设定项。（注意，在本文中，以后这种情况我们简称为“下划线报错”）在main函数、全局函数中情况相似。（3）作为全局常量在全局中写const int b;/ 即不在类中，不在函数中写代码时不会出现下划线，但编译时报错：如果不是外部的，则必须初始化常量对象。注意这里的“外部的”是指声明为extern的常量。即将上句改为extern const int b;则可编译通过。因为声明为extern,就是在告诉编译器const int b是一个将在后面定义的变量。当然，如果只写extern const int b而不在其后对b赋值的话，也是毫无意义的（b没值，什么也干不了）。关于xetern的详细情况，见注释。 (3)如何初始化1）作为类的数据成员只能通过构造函数的初始化列表来初始化。注意在构造函数的函数体内初始化是不行的，见下例：class Myclass public：Myclass（） /在大括号下面出现下划线报错：Error：Myclass :Myclass（）未提供初始值设定项。这是因为类中有const常量所以编译器提示在写构造函数时要提供初始化列表。b=1； /b下下划线报错：Error：表达式必须是可修改的左值private:const int b;；对于这种情况，我们可以试着这样解释： b=1;写在函数体内，被看成是一条赋值语句,（这从报错“表达式必须是可修改的左值”可以看出）而b是常量，这当然是不允许的。正确做法：#include using namespace std;Class Myclass public：Myclass（int bz）:(b)bz;int Getdata()return b;private:const int b;void main() Myclass obj(1);coutobj. Getdata()endl;/输出12）其它地方的const常量都可以直接初始化，即const int b=1;都可以。最后，关于const ,再简单说两点。为什么不能在类内初始化const？关于这一点，网上最普遍的说法是：const数据成员只在某个对象生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。因为类可以创建多个对象，不同的对象其const数据成员的值可以不同。所以不能在类声明中初始化const数据成员，因为类的对象未被创建时，编译器不知道const 数据成员的值是什么。但依本人愚见，更为主要的原因是：const数据成员是类内（in_class）成员（即类的不同对象中const数据成员的值可以不同）const int b;与int a;的不同仅在于，在一个对象中，a可以改b不可以改。无论对a还是b，初始化意味着为a和b分配内存，而我们知道，类是抽象的，并不占用内存，编译器编译时，根据类的数据成员计算出类的大小，但不进行内存分配操作（见注释）。只有在实例化对象时，才为对象分配内存。如果初始化数据成员，一方面，初始化要分配内存，另一方面，声明类不分配内存，这显然是矛盾的。另外，对多个对象而言，const是变量，如果在类内初始化const的话，那么由该类创建的多个对象中的const相同，这和我们的初衷是相违背的。总之，在下个人认为，不能在类内初始化const与不能初始化int a的道理是一样的。前面我们说过，类中的const数据成员在该类的不同对象间是可变的，及同一类的不同对象中可以不同。要想建立在整个类中都恒定的常量，应该用类中的枚举常量来实现，或者static const。关于static const，后面将详细讨论，至于枚举常量本文所讨论的重点，我们也只给出一个简单的例子。class Myclassprivate：enum size1=100, size2 = 200 ;；这里只给出初始化的形式，至于为什么size1、size2是整个类中都恒定的常量，就不给出验证的代码了，本人在这一块也不精通，但可以告诉大家，对size1、size2进行再赋值，取地址等操作是不可以的，编译器直接报错。有兴趣的读者可以自行深入探究，当然也欢迎将结果告知在下。本小节最后，向大家推荐一篇文章const的思考，（百度可见）本人感觉这篇文章相对来说写得比较专业，同时全面易懂，应该出自大神之笔，大家看了应该会有所收获。static的初始化1）首先，浅析一下static数据。static数据，即静态数据，它有以下特点：全局性：static（无论局部static还是全局static）分配在静态（或称全局）存储区, 在程序整个运行期间都不释放.（但要注意：见注释）初始化一次性： 无论是静态局部变量还是静态全局变量，都只初始化一次。记忆性：所谓”记忆性”是指在两次函数调用时, 在第二次调用进入时, 能保持第一次调用退出时的值，直至重新赋值。static具有全局唯一性的特点, 每次调用时, 都指向同一块内存。eg.#includeusing namespace std;void ceshi1()for(int i=0;i3;i+)int k=0;k+;coutkendl;void ceshi2() for(int i=0;i3;i+)static int t=0;t+;couttendl;void main () ceshi1();/输出1 1 1ceshi2();/输出1 2 3作用域限定性：函数或变量前加static使得函数成为静态函数，变量成为静态变量。此时，函数的作用域仅局限于本文件(所以又称内部函数)。注意，此时, 对于外部(全局)变量, 不论是否有static限制, 它的存储区域都是在静态存储区, 生存期都是全局的. 此时的static只是起作用域限制作用, 限定作用域在本模块(文件)内部.以上参考自/Kendiv/article/details/675941，读者可进一步了解更多细节。特别的，对类的static数据成员，有静态数据成员有以下特点： 对于非静态数据成员，每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个，静态数据成员在程序中也只有一份拷贝，由该类型的所有对象共享访问。也就是说，静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说，静态数据成员只分配一次内存，供所有对象共用。 即静态数据成员独立于对象之外，放在一个单独的区域（静态数据区），为同一类的所以对象共享。（见例1、例4） 静态数据成员的值对每个对象都是一样的，但它的值可以改，一改全改；比如，原来，在类中声明ctatic int a;在类外初始化为1，则在该类的每一个对象中，a值为1，后来，将a该为2，则此时，在该类的每个对象中，a值为2；（见例4） 静态数据成员存储在静态数据区。静态数据成员定义时要分配空间，所以不能在类声明中定义（即初始化）。（见例2、例3） 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public, protected, private访问规则，private, protected 的static成员虽然可以在类外初始化，但是不能在类外被访问。 static成员变量的初始化是在类外，因为static变量不是类的非静态数据成员，注意此时不能再带上static的关键字。（见例2、例3、例4） 因为静态数据成员在全局数据区分配内存，属于本类的所有对象共享，所以，它不属于特定的类对象，在没有产生类对象时其作用域就可见，即在没有产生类的实例时，我们就可以操作它； （见例5） 若不对静态数据成员初始化，系统自动将int型初始化为0，char型自动初始化为ASSIC码值为0的字符（NULL），但一定注意，此时初始化语句还是要写，只不过不赋右值，例如int Myclass:a；（见例5） 静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式为：数据类型类名:静态数据成员名=值 类的静态数据成员有两种访问形式：类对象名.静态数据成员名 或 类类型名:静态数据成员名如果静态数据成员的访问权限允许的话（即public的成员），可在程序中，按上述格式来引用静态数据成员 ； 静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类，每个实例的利息都是相同的。所以，应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处，第一，不管定义多少个存款类对象，利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存，所以节省存储空间。第二，一旦利息需要改变时，只要改变一次，则所有存款类对象的利息全改变过来了； 同全局变量相比，使用静态数据成员有两个优势：1. 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间，因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性； 2. 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能；以上总结来自/jsjwql/article/details/1788286 。例1：#includeusing namespace std;class Myclasspublic:Myclass(int a=0,char b=0,float c=0 )private:int a;char b;float c;static int d;int Myclass:d=1;void main()Myclass obj(1,a,1.0);coutsizeof(obj)endl;/输出12由此可以看出，对象obj指向的内存的大小就是int a、char b、float c的大小，不包括static int d，由此可知static不属于具体对象。其实，前三者存在栈区，后一者存在静态数据区。至于char b占一个字节，为什么输出是12，这是编译系统进行内存对齐的缘故。至于对齐，还是那句话，不是重点不展开，相信读者自己能够解决。例2：(这里我们只给出代码段，说明问题即可)class Myclasspublic:Myclass(int az):a(az)/a下下划线报错：Error：“a”不是类“Myclass”的非静态数据成private: /或基类static int a;/也可以写成int static a;这说明不能通过构造函数初始化列表初始化static数据成员。例3：#includeusing namespace std;class Myclasspublic:Myclass(int az) /企图通过构造函数，在函数体内对static int a 初始化a=az;int re_a()return a;private:static int a;void main ()Myclass obj(1);coutobj.re_a()endl;写代码时不会出现下划线报错，但编译过不去，有类似“一个无法解释的外部命令”的报错。例4：#includeusing namespace std;class Myclasspublic:int re_a()return a;void chong_fu_zhi()a=2;private:static int a;int Myclass:a=1;/static int Myclass:a=1;/如果这样写，会出现下划线报错：Error：此处不能指定存储类void main ()Myclass obj1,obj2;coutobj1.re_a()endl;/输出1coutobj2.re_a ()endl;/输出1obj1.chong_fu_zhi();/注意这里只是修改obj1的a，但a值一改全改，这恰说明acoutobj1.er_a i()endl;/输出2 /为所有对象共享coutobj2.re_a ()endl;/输出2例5：#includeusing namespace std;class Myclasspublic:static int a;static int b;static char c;int Myclass:a=1;int Myclass:b;int Myclass:c;void main()cout Myclass:aendl;/输出1 /未实例化对象就可以对static 数据进行操作cout Myclass:bendl;/输出0cout Myclass:aendl;/输出空格（ASSIC码值为0的是NULL）2）如何初始化前面说的够多了，见例4就可以了。.static const和const static的初始化1）简单说明首先需要说明，以本人的认识和经验，static const和const static在使用上没有什么区别，可以看作同一类型的两种写法。一个是静态常量，一个是常量静态，都兼具了static和const的特点，把握好了这一点，下面的内容就不难理解了。关于这两者，我们就不过多的介绍了，其实也没什么可介绍的了，大家知道它们既有static的特点又有const的特点就行了，下面我们来说明它们的初始化。2）如何初始化.先说普遍情况类外(包括全局、普通函数、main函数中)直接初始化，即static const int a=1； /当然也可以写成int static const，static static const float b= 1.1； /const也可以互换位置。 等都可以。类内的函数中（普通成员函数，构造函数中）同，可以直接初始化。注意，说在构造函数中可以，是说类似static const floatb= 1.1;这样的语句可编译通过，并不是说在类内可以对static const数据成员初始化 ，当然，我还没发现在构造函数中写类似static const float b= 1.1这样的语句有什么实际用途，只是知道这样写是可以通过编译的。举一小例：#includeusing namespace std;class Myclasspublic:float ceshi()static const float c=1.6f;/ （*）注意这里的f，后面解释return c;void main() Myclass obj;coutobj.ceshi()endl;/输出1.6简单说一下（*）句的f,因为编译器将1.6默认为double,若不加f（或F），会出现警告：从“double”到“const float”截断，当然不影响运行，我想大家知道就可以了。作为类的数据成员前面说过，static const兼有static、const的双重特点，故不能初始化static、const数据成员的形式，自然不能拿来初始化static const。即不能直接初始化（当然不包括后面讲到的特例），也不能在构造函数中初始化（无论是在初始化列表还是在函数体中）。由于情况与前边十分类似，这里不再给出代码来举例说明。既然如此，那就只好在类外初始化，形式同static。eg.#includeusing namespace std;class Myclasspublic:float Get_a() return a;float Get_b() return b;private:static const float a; const static float b; const float Myclass:a=1.6f;/ f的事情已经解释过 /见注释 const float Myclass:b=2.1f; void main() Myclass obj;coutobj.Get_a()endl;/输出1.6coutobj.Get_b()endl;/输出2.1.再说明特殊情况static const int型 和static const char型数据成员可以在类内初始化！eg.#includeusing namespace std;class Myclasspublic:float Get_a() return a;char Get_t() return t;private:static const int a=1; static const char t=a;void main() Myclass obj;coutobj.Get_a()endl;/输出1coutobj.Get_t()endl;/输出a如果在private下写static const float a=1.1;是不行的，等号下下划线报错：Error:“const float”类型的成员不能包含“in-class initializer”,即不能在类内初始化。编译报错：只有静态常量整型数据成员才可以在类中初始化！至于原因，在下在网上找到的最有说服力的答案是：=C+11 之前的标准 只有静态常量整型数据成员，才可以在类中初始化。 这是因为，当时认为，类定义中的数据定义，是一种声明，不是数据定义。 当用类定义对象（变量，常量）时候，才开始定义数据。 静态常量整型数据成员1)不是对象的一部分2）可以产生常量表达式，所以可以在类中初始化。-否则，用它作为数组的大小，就不合适了。 静态常量整型数据成员，能够用来当作常量表达式使用， 不在内部定义的话，则该常量表达式未定义，就不能使用了。C+11 非静态成员变量（常量），可以直接初始化，或者在初始化表中初始化。C+11 中 初始化非静态成员变量（常量），可以看作赋给变量（常量）一个默认值。=除此之外，本人补充一下：static const int a=1;并不分配内存，编译时直接将a换成1，放到常量表中（关于常量表，本人不是很清楚，读者可以百度，有知道的欢迎告诉我），当然，若对a取地址，则在只读的常量区分配内存。所以，这和类声明不分配内存并不矛盾。至于为什么char型数据成员也可以，我想着应该与char的实现机制有关，char型可以转换成int型，毕竟我们知道字符可以以int型输出其ASSIC码值。不知道我的想法是否正确，欢迎高人批评指正。 而至于为什么别的类型（比如float）不可以在类内初始化，是因为他们不能像int那样直接进行常量替换，而为什么不能直接进行常量替换，我能给出的解释只能是C+的机制问题，此时不妨参考上面高人给出的解释，从为什么int能来从反面理解为什么其它类型不能。另外，从C+11允许对所有非静态成员变量（常量）在类内初始化更可以看出这是C+本身机制的问题。还是那句话，希望高人指点迷津。对于高人说的“常量表达式”和“数组”，我想可从下面的例子了解一二。例如，在类的private下写： static const int n=10;int strn;/声明数组不会下划线报错，鼠标移到str下，显示int myclass:str10;但如果在Myclass类内的private下写static const int n;int strn;在类外初始化const int Myclass:n=10;则int strn;一句中n下下划线报错：Error：表达式必须含有常量值由此可对高人的话有所理解。但同时，我想说，我觉得通过n来声明数组完全没必要，因为n是不能被修改的，那这样还不如直接写int str10;从而省去了声明、定义n的事。 或许我举的例子不够恰当，没能体现出那位高人的本意。还有一点在下想说，那就是关于static const int的事，本人纠结了很久了，包括为什么在类内可以直接初始化它，怎么用，有什么好处，编译器到底为不为它分配内存，什么情况下进行常量折叠，等等等等。我查阅了很多资料（包括国外的编程网站），也请教了很厉害的老师 ，但最终也没能完全弄清楚。一来是在下水平低，二来是各种说法让我莫衷一是，有的说法我可以自己编程验证，但有的暂时还不知道好如何验证。现在只搞清楚了（算是清楚了吧）一点儿，那就是从汇编来看，static const int a=1;这句无论写在哪里，都不会分配空间，但写在函数中（无论什么函数），并把return a时，将会对a分配内存，当然，在任何地方对a取地址或引用a时,也将对a分配空间。（读者可以参考我前边提到的const的思考，里面比较详尽地给出了什么时候给const数据分配内存,我想static const也是如此）当直接使用a时，例如int d;d=a;或cout Myclass:f;(f为类Myclass下的public的static const int),都不分配空间。还有，有人说static const int n=30;与#define n 30作用类似，但前者优于后者，原因是前者在使用时只分配一次内存，后者每次使用时都分配内存，但在下经过试验貌似不是这样，两者在直接使用时都不分配内存，通过函数return时，都将分配内存。（以上关于内存分配的讨论很可能有错，因为本人对汇编并不太懂）本人感觉前者的优点主要是可以封装在类中，实现了C+的封装性。 这就是在下所知道的。所以，在下在这里虔诚呼吁，凡是对以上问题明白的，哪怕是略知一二，也万望您不吝赐教。好了，至此，关于初始化的问题就说到这里，其中也扯进来一些相关问题，可能让读者感到烦乱，而在下这样做的目的主要是把在下知道的都与大家分享，希望让像我一样的初学者能更明白地，较为全面地学到一些东西；同时多多暴露自己的问题和错误，以期在大家的批评指正下提高。由此给您造成的阅读不便，敬请谅解。下面，在简单说一下const、 static 、static const的值的修改问题。二、const、static、static const、const static常量（变量）值的修改本节讨论主要参考自：/taotaotheripper/article/details/23712253 不能修改的全局的const 、任意地方的static const不能修改。原因：无论是否是静态，两者都是常量，显然不能通过简单的再赋值操作，即类似static const int a=1;a=2;的方式修改。那么在下能想到的办法只有通过指针来修改了。对于全局的const 、任意地方的static const，不分配内存，但一旦取地址（或是函数中return,或是将const声明为extern const，都将导致分配内存），那么在哪儿分配呢？是在常量存储区，这一区域的特点是只读，当然不能通过指针修改。例如在外部（类外、函数外的全局）写：const int a=1；static const int b=1;在main函数中写int*pa=const_cast(&a);/见注释 *pa=111; /（1） int*pa=const_cast(&a);*pa=111;/（2）编译可通过，但出现运行时错误，最终可见类似 jing_tai_cheng_yuan.exe 中的 0x0106162b 处有未经处理的异常: 0xC0000005: 写入位置 0x01067830 时发生访问冲突这样的报错。即访问非法内存，错误指向（1）、（2）两句。因为如前所说，取地址后，a被分到了只读的常量区。.其它情况下的const值的修改先看这个例子：#includeusing namespace std;class Chang_liangpublic:Chang_liang(int az):a(az)int*pa=const_cast(&a);*pa=111;cout类的数据成员：endl;couta=aendl;cout*pa=*paendl;couta的地址：&aendl;cout*pa的地址：paendl;void ce_shi()const int b=1; int*pb=const_cast(&b);*pb=111;cout类内函数中：endl;coutb=bendl;cout*pb=*pbendl;coutb的地址：&bendl;cout*pb的地址：pbendl;private:const int a;void lei_wai() const int c=1; int*pc=const_cast(&c); *pc=111; cout类外普通函数中：endl;coutc=cendl;cout*pc=*pcendl;coutc的地址：&cendl;cout*pc的地址：pcendl;void main()const int d=1;int*pd=const_cast(&d); *pd=111;Chang_liang obj(1);obj.ce_shi();lei_wai();coutmain函数中：endl;coutd=dendl;cout*pd=*pdendl;coutd的地址：&dendl;cout*pd的地址：pdendl;运行结果：类的数据成员：a=111*pa=111a的地址：010BFA74*pa的地址：010BFA74类内函数中：b=1*pb=111b的地址：010BF988*pb的地址：010BF988类外普通函数中：c=1*pc=11c的地址：010BF994*pc的地址：010BF994main函数中：d=1*pd=11d的地址：010BFA8C*pd的地址：010BFA8C我们可以看到，运行没有问题，指针指向的地址与数据指向的地址是一样的，指针指向的区域（也就是数据所在地址的内容）确实被修改了，（关于这一点，请看大神文章：/content/12/0824/20/8093902_232153101.shtml ）但b、c、d的输出仍然是1！这就涉及到所谓的“常量折叠”的问题。即在函数（从上例可见无论什么函数）中定义的const常量，在程序编译期间就直接替换成具体的数（如将b换成1），放到符号表中，以后凡是用到b的地方，直接用1代替，根本不经过读内存操作，所以，哪怕对b取地址使编译器为b分配了内存，运行时b所在地址的内容确实改变了，但coutb就是cout1，这在编译期间就决定好了！正因为如此，才体现了const的含义。那么，类中的数据成员const a为什么就被修改了呢？前边说过，类的数据成员const int b与int a的区别仅在于在一个具体的对象中，b不能改变（当然也有办法改，比如本例）而a可以改变。在实例化对象时，b并不进行常量折叠，而是和a一样在栈区分配内存，所以通过指针修改它是可以的。.static值的修改static修饰的变量，虽然是静态的，但毕竟是变量，满足变量的特征，（const和static const是常量，具有常量特征）存储在静态（全局）存储区（无论是静态全局变量还是静态局部变量）。所以，对static变量的值的修改，通过再赋值操作就可以了无论什么地方（类的数据成员，各种函数中，全局）的static。例如a=111;(a为已经初始化为1 的static int)，则a被改成111，修改方法和道理与修改int a是一样的。变量的修改没有什么讨论的意义和价值，在此不再多说，也不给出示例代码。有疑问的读者，可以自己编程验证。由于本文中多次涉及到C+的内存分配问题，所以在注释中给出C+内存分配的简介，以供读者学习参考。至此，本人的这篇文章就结束了，写得比较乱，比较杂，为此在此想读者致歉。由于本人水平有限，错误疏漏之处在所难免，希望各位读者批评指正，不吝赐教，本人将不胜感激！谢谢！注释：关于extren，分两种情况简单说明：1）在同一文件中extern