C++之const和static的使用及說明

更新時(shí)間：2025年09月18日 08:56:38 作者：EnigmaCoder

C++中const與static的用法：const限制變量/對(duì)象只讀性,確保數(shù)據(jù)安全；static控制變量/函數(shù)的存儲(chǔ)周期與作用域,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,兩者結(jié)合的static const用于定義類級(jí)常量,需注意const變量不可強(qiáng)制修改、static局部變量線程安全問題及類static成員必須類外初始化的要點(diǎn)

const：“只讀”的守護(hù)者

const 的核心作用是限制變量/對(duì)象的“可修改性”，強(qiáng)制編譯器檢查“意外修改”，本質(zhì)是給代碼加“安全鎖”。

它的用法圍繞“修飾誰”展開，不同修飾對(duì)象的含義完全不同，也是初學(xué)者最易踩坑的點(diǎn)。

修飾普通變量

作用：變量初始化后不可修改，編譯期會(huì)檢查賦值操作。
注意：必須在定義時(shí)初始化（局部/全局 const 均需）。

示例：

const int max_len = 10; // 正確：定義時(shí)初始化
max_len = 20; // 錯(cuò)誤：編譯器直接報(bào)錯(cuò)，禁止修改

修飾指針

const修飾指針關(guān)鍵看 const 和 * 的位置：

const int* p（const 在 * 左邊）：限制“指針指向的內(nèi)容”不可改，指針本身可以換指向。

int a = 5, b = 10;
const int* p = &a;
*p = 6; // 錯(cuò)誤：指向的內(nèi)容（a的值）不能改
p = &b;  // 正確：指針可以指向新地址（b）

int* const p（const 在 * 右邊）：限制“指針本身”不可改，指向的內(nèi)容可以改。

int a = 5, b = 10;
int* const p = &a;
*p = 6; // 正確：指向的內(nèi)容（a的值）可以改
p = &b;  // 錯(cuò)誤：指針不能換指向

修飾函數(shù)

修飾函數(shù)參數(shù)：保證函數(shù)內(nèi)部不修改參數(shù)（尤其針對(duì)引用/指針參數(shù)，避免意外篡改外部變量）。

// 傳入字符串，僅讀取不修改，用 const 保護(hù)
void printStr(const string& s) {
    s += "test"; // 錯(cuò)誤：禁止修改 const 參數(shù)
    cout << s << endl; // 正確：僅讀取
}

修飾函數(shù)返回值：限制返回值不可被修改（常見于返回指針/引用的場景，避免外部篡改內(nèi)部數(shù)據(jù)）。

// 返回?cái)?shù)組首地址，禁止外部修改數(shù)組內(nèi)容
const int* getArr() {
    static int arr[3] = {1,2,3};
    return arr;
}
int main() {
    const int* p = getArr();
    *p = 4; // 錯(cuò)誤：返回值是 const，禁止修改
}

修飾類成員

const 成員變量：屬于對(duì)象的“常量”，必須在構(gòu)造函數(shù)初始化列表中初始化（不能在定義時(shí)直接賦值）。

class Person {
private:
    const int age; // const 成員變量
public:
    // 正確：在初始化列表中初始化
    Person(int a) : age(a) {}
    // 錯(cuò)誤：不能在構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)賦值
    // Person(int a) { age = a; }
};

const 成員函數(shù)：保證函數(shù)內(nèi)部不修改任何非 mutable 成員變量，函數(shù)聲明和定義都要加 const。

class Person {
private:
    int age;
public:
    // 聲明時(shí)加 const
    void showAge() const;      //語法：返回值類型 函數(shù)名() const;
};
// 定義時(shí)也要加 const（位置不能錯(cuò)）
void Person::showAge() const {
    age = 20; // 錯(cuò)誤：const 函數(shù)禁止修改成員變量
    cout << age << endl; // 正確：僅讀取
}

修飾對(duì)象

const 修飾對(duì)象，本質(zhì)是把對(duì)象變成 “只讀對(duì)象”—— 一旦定義，這個(gè)對(duì)象的成員變量就不能被修改，能有效保證數(shù)據(jù)安全（比如防止誤改關(guān)鍵數(shù)據(jù)）。

格式很簡單：在對(duì)象定義前加const，和定義const變量（比如 const int a=10）的邏輯一致。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 定義一個(gè)學(xué)生類
class Student {
public:
    string name;  // 成員變量：姓名
    int score;    // 成員變量：成績

    // 構(gòu)造函數(shù)（初始化姓名和成績）
    Student(string n, int s) : name(n), score(s) {}

    // 普通成員函數(shù)：修改成績（可能改成員變量）
    void setScore(int s) {
        score = s;
    }

    // const 成員函數(shù)：只打印信息（不修改成員變量）
    void showInfo() const {
        cout << "姓名：" << name << "，成績：" << score << endl;
    }
};
int main() {
    // 1. 普通對(duì)象（可以修改成員，調(diào)用任意函數(shù)）
    Student s1("張三", 90); 
    s1.score = 85;          // 允許：普通對(duì)象能改成員變量
    s1.setScore(88);        // 允許：普通對(duì)象能調(diào)用非const函數(shù)
    s1.showInfo();          // 允許：普通對(duì)象也能調(diào)用const函數(shù)

    // 2. const對(duì)象（只讀，核心限制：不能改成員，只能調(diào)const函數(shù)）
    const Student s2("李四", 85); 
    // s2.score = 90;       // 錯(cuò)誤！const對(duì)象不能直接修改成員變量
    // s2.setScore(92);     // 錯(cuò)誤！const對(duì)象不能調(diào)用非const函數(shù)
    s2.showInfo();          // 允許！const對(duì)象只能調(diào)用const成員函數(shù)

    return 0;
}

遵循兩個(gè)規(guī)則：

const對(duì)象的成員變量絕對(duì)不能修改。
const對(duì)象只能調(diào)用const成員函數(shù)。

static：“靜態(tài)存儲(chǔ)”與“作用域控制”

static 的核心是改變變量/函數(shù)的“存儲(chǔ)周期”或“作用域”，本質(zhì)是管理“數(shù)據(jù)的生命周期”和“訪問范圍”，常見于“共享數(shù)據(jù)”“全局唯一”場景。

修飾全局變量

作用：全局 static 變量的作用域僅限當(dāng)前 .cpp 文件，避免不同文件中“同名全局變量”的命名沖突。
對(duì)比普通全局變量：普通全局變量默認(rèn)“跨文件可見”（用 extern 可引用），static 全局變量則“文件私有”。

示例：

// a.cpp
static int global_val = 5; // 僅 a.cpp 可見

// b.cpp
extern int global_val; // 錯(cuò)誤：無法引用 a.cpp 的 static 全局變量

修飾局部變量

作用：局部 static 變量的“作用域”仍在函數(shù)內(nèi)，但“存儲(chǔ)周期”是整個(gè)程序（僅初始化一次，函數(shù)調(diào)用結(jié)束后不銷毀）。
典型場景：函數(shù)內(nèi)的計(jì)數(shù)器、全局唯一的臨時(shí)數(shù)據(jù)。

示例：

void countCall() {
    static int cnt = 0; // 僅初始化一次（第一次調(diào)用時(shí)）
    cnt++;
    cout << "調(diào)用次數(shù)：" << cnt << endl;
}
int main() {
    countCall(); // 輸出 1
    countCall(); // 輸出 2（cnt 未被銷毀）
}

修飾類成員

static 類成員是“所有對(duì)象共享的數(shù)據(jù)/方法”，不依賴具體對(duì)象存在。

static 成員變量

特點(diǎn)：屬于整個(gè)類，所有對(duì)象共用同一內(nèi)存，必須在類外單獨(dú)初始化（不能在構(gòu)造函數(shù)中初始化）。由于static成員變量存儲(chǔ)在類的外部，計(jì)算類的大小時(shí)不包含在內(nèi)。

示例：統(tǒng)計(jì)類的對(duì)象創(chuàng)建個(gè)數(shù)

class Student {
private:
    static int total; // 聲明：屬于 Student 類
public:
    Student() { total++; } // 創(chuàng)建對(duì)象時(shí)計(jì)數(shù)+1
    ~Student() { total--; } // 銷毀對(duì)象時(shí)計(jì)數(shù)-1
    // 必須用 static 函數(shù)訪問 static 變量（見下文）
    static int getTotal() { return total; }
};

// 類外初始化：不加 static，需指定類名
int Student::total = 0;

int main() {
    Student s1, s2;
    cout << Student::getTotal(); // 輸出 2（兩個(gè)對(duì)象）
}

static成員函數(shù)

特點(diǎn)：沒有 this 指針（因?yàn)椴灰蕾噷?duì)象），只能訪問 static 成員變量/函數(shù)，不能訪問非 static 成員。
調(diào)用方式：直接用“類名::函數(shù)名”調(diào)用（無需創(chuàng)建對(duì)象）。
示例：上文 Student::getTotal()，直接通過類名調(diào)用。

const 與 static 結(jié)合應(yīng)用

兩者結(jié)合的核心場景是“類的靜態(tài)常量”，即 static const（或 const static，兩者在類中等價(jià)），用于定義“類級(jí)別的常量”（所有對(duì)象共用，且不可修改），既實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享又達(dá)到了數(shù)據(jù)不可被改變的目的。

關(guān)鍵用法：類內(nèi)靜態(tài)常量的初始化

C++11 及以后：static const 成員變量可在類內(nèi)直接初始化（僅限字面量類型，如 int、char 等）。

示例：

class Config {
public:
    // C++11+ 支持：類內(nèi)直接初始化靜態(tài)常量
    static const int MAX_NUM = 100;
    static const string DEFAULT_NAME; // 非字面量類型，需類外初始化
};

// 非字面量類型的 static const 成員，仍需類外初始化
const string Config::DEFAULT_NAME = "unknown";

注意：C++11 前，static const 成員變量必須在類外初始化，即使是字面量類型。

避坑指南

坑 1：const 變量能“強(qiáng)制修改”？

用指針強(qiáng)制轉(zhuǎn)換可以修改 const 變量，但這是“未定義行為”（編譯器不報(bào)錯(cuò)，但運(yùn)行結(jié)果不可控，可能觸發(fā)崩潰），絕對(duì)禁止！

const int a = 5;
int* p = (int*)&a; // 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換（危險(xiǎn)?。?
*p = 10; // 運(yùn)行時(shí)可能修改成功，但屬于未定義行為

坑 2：static 局部變量的線程安全？

C++11 及以后：static 局部變量的初始化是“線程安全”的（編譯器會(huì)加鎖，避免多線程同時(shí)初始化）。
C++11 前：非線程安全，多線程同時(shí)調(diào)用可能導(dǎo)致重復(fù)初始化。

坑 3：類 static 成員忘記類外初始化？

僅在類內(nèi)聲明 static 成員變量，未在類外初始化，會(huì)導(dǎo)致鏈接錯(cuò)誤（編譯器找不到變量的定義）。記住：static 類成員“聲明在類內(nèi)，定義在類外”。

結(jié)尾總結(jié)

const 和 static 雖基礎(chǔ)，但用法靈活，核心記住兩點(diǎn)：

const：圍繞“只讀”，為代碼加安全鎖，避免意外修改（重點(diǎn)分清修飾指針的兩種場景、類 const 成員的初始化）。
static：圍繞“靜態(tài)存儲(chǔ)/作用域”，管理數(shù)據(jù)生命周期（重點(diǎn)掌握類 static 成員的“類外初始化”和“共享特性”）。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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