[C++从入门到精通] 9.inline、const、mutable、this和static

一. 特殊的成员函数inline

假设我们不在头文件中声明、源文件中定义函数了，而是全部放在头文件中来实现：

class Time
{
public:
    explicit Time(int tmphour);  
  int Hour;
public:
  void addHour(int tempHour)
  {
        Hour += tempHour;
    } 
};

这种直接在类的定义中实现的函数，会被系统当做内联函数inline来处理，其他相关的知识点可以参考我们之前的讲解。

二. 成员函数末尾的const

成员函数后面增加一个const的限定词后也被称为常量成员函数，其特性与用法如下：

特性：

1.不但要在成员函数的声明后增加const，也要在成员函数的定义中增加const
2.非成员函数不允许使用const修饰符
3.const成员函数既能被const类型对象调用也能被非const类型对象调用

作用：

const成员函数被限定：不能在函数中修改关于类的任何状态，包括其各种成员变量的值

举例：

//.h
class Time
{
public:
    explicit Time(int tmphour);  
    explicit Time();  
  int Hour;
public:
  void addHour(int tempHour) const;
};

//.cpp
void addHour(int tempHour) const
{
    Hour = tempHour;  //报错：表达式必须是可修改的左值（因为const定义的成员函数，其内的成员变量值不能被修改）
}

此外，const成员函数也是个万人迷，既能被const类型对象调用也能被非const类型对象调用；非const成员函数只能被非const类型对象调用。

public:
  void addHour(int tempHour) const;
  void addMinute(int tempMinute);

三. mutable

问题：

如何修改const修饰的常量成员函数中的成员变量？

前面我们说过常量成员函数中的成员变量不可以进行修改，这里有人会想了，那我直接取消常量成员函数后面的const修饰，将其变成普通成员函数，是不是就可以正常修改其内的成员变量了。没错，这样是可以修改了，但是我们不要忘了：

• const成员函数既能被const类型对象调用也能被非const类型对象调用
• 非const成员函数（普通成员函数）只能被非const类型对象调用

这就导致一个问题，就是如果之前代码中是使用const类型对象调用的常量成员函数，这时将常量成员函数变成普通成员函数后，我们也必须将调用其的const类型对象改为非const类型对象后才能正常调用修改后的普通成员函数。将原本const修饰的类对象取消掉，这违背了程序设计的初衷——不想让这个类对象修改成员变量的值。

定义：

为了解决上述的问题，我们引入了mutable的概念来突破const的限制，mutable（不稳定，容易改变的意思），const的反义词。

用mutable修饰的成员变量，表示这个成员变量永远处于可以被修改的状态，即便是在const结尾的常量成员函数中。

举例：

class Time
{
public:
  mutable int Hour;
public:
  void addHour(int tempHour) const;
};

void Time::addHour(int tempHour) const
{
  Hour = tempHour;  //因为Hour是被mutable修饰的，这里即使是在常量成员函数addHour中，仍然可以被修改。
}

四. 返回自身对象的引用_this

class Time
{
public:
  int Hour = 50;
public:
  Time &addHour(int tempHour);
};

Time &Time::addHour(int tempHour)
{
  Hour += tempHour;
  return *this;  //把对象自己给返回去了
}
int main()
{
  Time myTime;
  myTime.addHour(2);
}

类Time对象myTime的地址：0x001df720

返回的this指针地址仍为：0x001df720

结论： 说明this是一个指向自身类对象（myTime）的指针。

• return *this返回的是当前对象的克隆或者本身（若返回类型为Time，则是克隆；若返回类型为Time&，则是本身。本文举例是后者）。
• return this 返回当前对象的地址（指向当前对象的指针）

如何理解这个this？

当我们在程序中调用成员函数/成员变量时，编译器负责把这个对象的地址（&myTime）传递给成员函数中一个隐藏的this形参。

即：

//我们写的：T
ime &Time::addHour(int tempHour){}
//实际上的
Time &Time::addHour(Time *this, int tempHour){}

Time myTime;
//我们写的：
myTime.addHour(2);  
//实际上的
myTime.addHour(&myTime, 2);  //调用时，编译器会把myTime的地址传递给成员函数隐藏的`this`形参

这也解释了一个问题：为什么在成员函数中，不需要调用就可以直接使用成员变量？

Time &Time::addHour(int tempHour)
{
    //程序员角度：
  Hour += tempHour;  //成员变量Hour 
  //系统的角度：
  this->Hour += tempHour;  
}

因为在系统角度看来，任何对类成员（Hour）的直接访问，都被系统看做是通过this做隐式调用的（this->Hour）。

this的相关特性：

• this指针只能在成员函数中使用，静态函数或全局函数等是不存在this指针的。
• 在普通成员函数中，this是一个指向非const对象的const指针。
  假设类是Time，那么this的实际定义是Time *const this，即this指针只能指向当前类对象，不能在指向其他类的对象（const后置）。
• 在const成员函数中（void Time::addHour(int tempHour) const;）， this是一个指向const对象的const指针。
  假设类是Time，那么this的实际定义是const Time *const this，不但this不能在指向其他类对象，而且this指向的自身类对象的成员变量值也不能更改。

五. static成员

参考我的另一篇文章：[C++] static静态成员变量/函数的用法