Cxx- 类的static member 和 const member

static members

一个类的static member也称为"class variable", 这是因为它是该类所有对象享的，即它的值不会因所属该类对象的不同而发生改变。

它可以用于统计目前该类实例化了多少对象：

// static members in classes
#include <iostream>
using namespace std;

class Dummy {
  public:
    static int n;
    Dummy () { n++; };
};

int Dummy::n=0;

int main () {
  Dummy a;
  Dummy b[5];
  cout << a.n << '\n';
  Dummy * c = new Dummy;
  cout << Dummy::n << '\n';
  delete c;
  return 0;
}

由于static member的独特性，它禁止在类的内部被初始化，因为类的定义主要用于描述如何创建其对象和行为。但是static member不和任何对象绑定，因此它们的初始化必须分别对待。同时类中的static member仅仅是告知编译器它的存在，但是并没有为其分配存储空间。综上，为了给static member分配存储空间并且进行初始化，我们需要在类的外部进行这个操作，即

int Dummy::n=0;

对于static member functions而言，它们与static member variables类似，它们是该类所有对象公有的。因为对象需要创建才存在，而non- static member是和object绑定的。所以static member functions禁止访问non-static member (neither member variables nor member functions)，当然也无法在函数内部使用this关键字。

Const member functions

当一个类的对象被限定为const时，从类的外部访问其member data时仅能进行read-only，但constructor仍然被自动调用来初始化和修改对象的data。

// constructor on const object
#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
  public:
    int x;
    MyClass(int val) : x(val) {}
    int get() {return x;}
};

int main() {
  const MyClass foo(10);
// foo.x = 20;            // not valid: x cannot be modified
  cout << foo.x << '\n';  // ok: data member x can be read
  return 0;
}

10

一个const限定的对象仅能调用其const限定的member functions。而限定member functions为const的方式为在参数列表后()，函数体前插入const关键字。例如：

int get() const {return x;}

值得注意的是，因为对象被const限定，因此我们无法修改此对象的state。而non-static members可能有修改其状态的风险，因此禁止const限定的member functions修改non-static data (可以访问)以及调用non-const member functions。

此外，一个类可以根据constness来对其member functions进行重载。在这种情况下，仅有const限定的object可以调用const版本的member function，其他情况的object调用non-const member function。

// overloading members on constness
#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
    int x;
public:
    MyClass(int val) : x(val) {}
    const int& get() const { cout << "const version" << endl; return x;}
    int& get() { cout << "non-const version" << endl; return x;}
};

int main() {
    MyClass foo (10);
    const MyClass bar (20);
    foo.get() = 15;         // ok: get() returns int&
// bar.get() = 25;        // not valid: get() returns const int&
    cout << foo.get() << '\n';
    cout << bar.get() << '\n';

    return 0;
}

non-const version
non-const version
15
const version
20

更新（2024.4.8）：
最近在写类的定义时，对于某个方法是否该使用const限定不是很确定，偶尔会报相关的错误，例如：

/Users/pengchen/CS106/Welcome/chapterExercises.cpp:34: error: 'this' argument to member function 'toString' has type 'const MyHashMap<int, std::string>', but function is not marked const
In file included from ../Welcome/chapterExercises.cpp:3:
../Welcome/myhashmap.h:392:18: error: 'this' argument to member function 'toString' has type 'const MyHashMap<int, std::string>', but function is not marked const
    return os << hashmap.toString();
                 ^~~~~~~
../Welcome/chapterExercises.cpp:34:10: note: in instantiation of function template specialization 'operator<<<int, std::string>' requested here
    cout << mhp << endl;
         ^
../Welcome/myhashmap.h:110:17: note: 'toString' declared here
    std::string toString();
                ^

所以继续更新自己对const使用的理解：

由ChatGPT的回答可以看出，如果该成员方法没有修改对象的状态时，就应该使用const限定。第三点原因比较诱人。