10-说明符和限定符

9.2.7　说明符和限定符

有些被称为存储说明符（storage class specifier）或cv-限定符（cv-qualifier）的C++关键字提供了其他有关存储的信息。下面是存储说明符：

• auto（在C++11中不再是说明符）；
• register；
• static；
• extern；
• thread_local（C++11新增的）；
• mutable。

其中的大部分已经介绍过了，在同一个声明中不能使用多个说明符，但thread_local除外，它可与static或extern结合使用。前面讲过，在C++11之前，可以在声明中使用关键字auto指出变量为自动变量；但在C++11中，auto用于自动类型推断。关键字register用于在声明中指示寄存器存储，而在C++11中，它只是显式地指出变量是自动的。关键字static被用在作用域为整个文件的声明中时，表示内部链接性；被用于局部声明中，表示局部变量的存储持续性为静态的。关键字extern表明是引用声明，即声明引用在其他地方定义的变量。关键字thread_local指出变量的持续性与其所属线程的持续性相同。thread_local变量之于线程，犹如常规静态变量之于整个程序。关键字mutable的含义将根据const来解释，因此先来介绍cv-限定符，然后再解释它。

1．cv-限定符

下面就是cv限定符：

• const；
• volatile。

（读者可能猜到了，cv表示const和volatile）。最常用的cv-限定符是const，而读者已经知道其用途。它表明，内存被初始化后，程序便不能再对它进行修改。稍后再回过头来介绍它。

关键字volatile表明，即使程序代码没有对内存单元进行修改，其值也可能发生变化。听起来似乎很神秘，实际上并非如此。例如，可以将一个指针指向某个硬件位置，其中包含了来自串行端口的时间或信息。在这种情况下，硬件（而不是程序）可能修改其中的内容。或者两个程序可能互相影响，共享数据。该关键字的作用是为了改善编译器的优化能力。例如，假设编译器发现，程序在几条语句中两次使用了某个变量的值，则编译器可能不是让程序查找这个值两次，而是将这个值缓存到寄存器中。这种优化假设变量的值在这两次使用之间不会变化。如果不将变量声明为volatile，则编译器将进行这种优化；将变量声明为volatile，相当于告诉编译器，不要进行这种优化。

2．mutable

现在回到mutable。可以用它来指出，即使结构（或类）变量为const，其某个成员也可以被修改。例如，请看下面的代码：

struct data
{
    char name[30];
    mutable int accesses;
    ...
};
const data veep = {"Claybourne Clodde", 0, ... };
strcpy(veep.name, "Joye Joux"); // not allowed
veep.accesses++;                // allowed

veep的const限定符禁止程序修改veep的成员，但access成员的mutable说明符使得access不受这种限制。

本书不使用volatile或mutable，但将进一步介绍const。

3．再谈const

在C++（但不是在C语言）中，const限定符对默认存储类型稍有影响。在默认情况下全局变量的链接性为外部的，但const全局变量的链接性为内部的。也就是说，在C++看来，全局const定义（如下述代码段所示）就像使用了static说明符一样。

const int fingers = 10; // same as static const int fingers = 10;
int main(void)
{
    ...

C++修改了常量类型的规则，让程序员更轻松。例如，假设将一组常量放在头文件中，并在同一个程序的多个文件中使用该头文件。那么，预处理器将头文件的内容包含到每个源文件中后，所有的源文件都将包含类似下面这样的定义：

const int fingers = 10;
const char * warning = "Wak!";

如果全局const声明的链接性像常规变量那样是外部的，则根据单定义规则，这将出错。也就是说，只能有一个文件可以包含前面的声明，而其他文件必须使用extern关键字来提供引用声明。另外，只有未使用extern关键字的声明才能进行初始化：

// extern would be required if const had external linkage
extern const int fingers;        // can't be initialized
extern const char * warning;

因此，需要为某个文件使用一组定义，而其他文件使用另一组声明。然而，由于外部定义的const数据的链接性为内部的，因此可以在所有文件中使用相同的声明。

内部链接性还意味着，每个文件都有自己的一组常量，而不是所有文件共享一组常量。每个定义都是其所属文件私有的，这就是能够将常量定义放在头文件中的原因。这样，只要在两个源代码文件中包括同一个头文件，则它们将获得同一组常量。

如果出于某种原因，程序员希望某个常量的链接性为外部的，则可以使用extern关键字来覆盖默认的内部链接性：

extern const int states = 50; // definition with external linkage

在这种情况下，必须在所有使用该常量的文件中使用extern关键字来声明它。这与常规外部变量不同，定义常规外部变量时，不必使用extern关键字，但在使用该变量的其他文件中必须使用extern。然而，请记住，鉴于单个const在多个文件之间共享，因此只有一个文件可对其进行初始化。

在函数或代码块中声明const时，其作用域为代码块，即仅当程序执行该代码块中的代码时，该常量才是可用的。这意味着在函数或代码块中创建常量时，不必担心其名称与其他地方定义的常量发生冲突。