Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Конструктор constexprиспользуется и для создания объектов constexpr, и для параметров или типов возвращаемого значения функций constexpr:

constexpr Debug io_sub(false, true, false); // отладка IO

if (io_sub.any()) // эквивалент if (true)

cerr << "print appropriate error messages" << endl;

constexpr Debug prod(false); // при выпуске без отладки

if (prod.any()) // эквивалент if (false)

cerr << "print an error message" << endl;

Упражнение 7.53. Определите собственную версию класса Debug.

Упражнение 7.54. Должны ли члены класса Debug, начинающиеся с set_, быть объявлены как constexpr? Если нет, то почему?

Упражнение 7.55. Является ли класс Dataиз раздела 7.5.5 литеральным? Если нет, то почему? Если да, то почему он является литеральным.

Иногда классы нуждаются в членах, ассоциированных с самим классом, а не с его индивидуальными объектами. Например, класс банковского счета, возможно, нуждается в переменной-члене, представляющей базовую процентную ставку. В данном случае мы хотели бы ассоциировать процентную ставку с классом, а не с каждым конкретным объектом. С точки зрения эффективности нет никаких причин хранить процентную ставку для каждого объекта. Однако важней всего то, что если процентная ставка изменится, каждый объект сразу использует новое значение.

Чтобы сделать член класса статическим, его объявление следует предварить ключевым словом static. Статические члены, как и любые другие, могут быть открытыми или закрытыми. Статическая переменная-член может быть константой, ссылкой, массивом, классом и т.д.

В качестве примера определим класс, представляющий банковскую учетную запись:

class Account {

public:

void calculate() { amount += amount * interestRate; }

static double rate() { return interestRate; }

static void rate(double);

private:

std::string owner;

double amount;

static double interestRate;

static double initRate();

};

Статические члены класса существуют вне конкретного объекта. Объекты не содержат данные, связанные со статическими переменными-членами. Таким образом, каждый объект класса Accountбудет содержать две переменные-члена — ownerи amount. Есть только один объект interestRate, совместно используемый всеми объектами Account.

Аналогично статические функции-члены не связаны с конкретным объектом; у них нет указателя this. В результате статические функции-члены не могут быть объявлены константами и к указателю thisнельзя обратиться в теле статического члена класса. Это ограничение применимо и к явному использованию указателя this, и к неявному, при вызове не статического члена класса.

К статическому члену класса можно обратиться непосредственно, используя оператор области видимости:

double r;

r = Account::rate(); // доступ к статическому члену при помощи

// оператора области видимости

Даже при том, что статические члены не являются частью отдельных объектов, для доступа к статическому члену класса можно использовать объект, ссылку или указатель на тип класса:

Account ac1;

Account *ac2 = &ac1;

// эквивалентные способы вызова статической функции

rate r = ac1.rate(); // через объект класса Account или ссылку

r = ac2->rate(); // через указатель на объект класса Account

Функции-члены могут использовать статические члены непосредственно, без оператора области видимости:

class Account {

public:

void calculate() { amount += amount * interestRate; }

private:

static double interestRate; // остальные члены как прежде

};

Подобно любой другой функции-члену, статическую функцию-член можно определить как в, так и вне тела класса. Когда статический член класса определяется вне его тела класса, ключевое слово staticповторять не нужно, оно присутствует только в объявлении в теле класса:

void Account::rate(double newRate) {

interestRate = newRate;

}

При обращении к статическому члену класса вне тела класса, подобно любому другому члену класса, необходимо указать класс, в котором он определен. Но ключевое слово staticиспользуется только при объявлении в теле класса. В определении ключевое слово staticне используется.

Поскольку статические переменные-члены не принадлежат индивидуальным объектам класса, они не создаются при создании объектов класса. В результате они не инициализируются конструкторами класса. Кроме того, статическую переменную-член вообще нельзя инициализировать в классе. Каждую статическую переменную-член следует определить и инициализировать вне тела класса. Как и любой другой объект, статическая переменная-член может быть определена только однажды.

Как и глобальные объекты (см. раздел 6.1.1), статические переменные-члены определяются вне любой функции. Следовательно, сразу после определения они продолжают существовать, пока программа не завершит работу.

Статические члены определяют точно так же, как и функции-члены класса вне класса. Указывается тип объекта, затем имя класса, оператор области видимости и собственное имя члена:

// определить и инициализировать статический член класса double

Account::interestRate = initRate();

Этот оператор определяет статический объект по имени interestRate, который является членом класса Accountи имеет тип double. Подобно другим членам класса, определение статического находится в области видимости того класса, где определено его имя. В результате статическую функцию-член initRate()можно использовать для инициализации переменной rate непосредственно, без уточнения класса. Обратите внимание: несмотря на то, что функция-член initRate()является закрытой, ее можно использовать для инициализации объекта interestRate. Определение переменной-члена interestRate, подобно любому другому определению, находится в области видимости класса, а следовательно, имеет доступ к закрытым членам класса.

Наилучший способ гарантировать, что объект будет определен только один раз, — разместить определение статических переменных-членов в том же файле, который содержит определение не встраиваемых функций-членов класса.

Обычно статические переменные-члены не могут быть инициализированы в теле класса. Но можно предоставить внутриклассовые инициализаторы для тех статических переменных-членов, которые имеют тип целочисленных констант, или статических членов constexprлитерального типа (см. раздел 7.5.6). Инициализаторы должны быть константными выражениями. Такие члены сами являются константными выражениями; они могут быть использованы там, где ожидается константное выражение. Например, инициализированную статическую переменную-член можно использовать для определения размерности члена типа массива: