为什么 const 成员函数可以修改静态数据成员？答案

【问题标题】：Why can a const member function modify a static data member?为什么 const 成员函数可以修改静态数据成员？
【发布时间】：2017-10-11 16:41:08
【问题描述】：

在以下C++ 程序中，从const 函数修改静态数据成员 工作正常：

class A 
{
  public:   
    static int a; // static data member

    void set() const
    {
        a = 10;
    }
};

但是从const 函数修改非静态数据成员不起作用：

class A 
{
  public:   
    int a; // non-static data member

    void set() const
    {
        a = 10;
    }
};

为什么const 成员函数可以修改static 数据成员？

【问题讨论】：

如果您能告诉我们您正在使用哪个平台和编译器会很有帮助？因此，我们可以确定该行为是否是与您的特定设置相关的错误，或者该行为是否确实正确并且只需要解释。
@AlexZywicki G++ 编译器在 Linux 平台上。
不需要。这是有意的，所有 C++ 编译器都必须支持它。但是为什么像这样的好问题不再被赞成了呢？
这是一个骗子，但由于更好的 MCVE，它比另一个写得更好，所以我用它作为目标。
这里的动机是const意味着一个对象的成员函数不能修改那个对象。它可以修改同一类的其他对象，或与该类关联的static 数据，而不是它的任何特定实例。（或 mutable 数据成员，它们被创建为该规则的例外。）

标签： c++ function c++11 static constants

【解决方案1】：

这是规则，仅此而已。并且有充分的理由。

成员函数上的const 限定符意味着您不能修改非mutable 非static 类成员变量。

通过提供一些合理化，const 限定成员函数中的this 指针是const 类型，而this 本质上与类的实例相关. static 成员与类实例无关。您不需要实例来修改 static 成员：在您的情况下，您可以通过编写 A::a = 10; 来做到这一点。

所以，在第一种情况下，将a = 10; 视为A::a = 10; 的简写，在第二种情况下，将其视为this->a = 10; 的简写，因为this 的类型是@，所以它不可编译987654335@.

【讨论】：

这里只是一个小错误：由于您无法重新分配 this 指针，因此在 const 的情况下它将是 const A* const 类型。
@TaylorHansen this 是指针类型的纯右值。非类类型的纯右值永远不是 cv 限定的。

【解决方案2】：

根据 C++ 标准（9.2.3.2 静态数据成员）

1 静态数据成员不是类的子对象的一部分...

And (9.2.2.1 this 指针)

1 在非静态 (9.2.1) 成员函数的主体中，关键字这是一个prvalue表达式，其值为对象的地址调用函数的对象。成员中 this 的类型 X 类的函数是 X*。如果成员函数被声明 const，this的类型是const X*,...

最后（9.2.2 非静态成员函数）

3 ... 如果名称查找 (3.4) 将 id 表达式中的名称解析为某个类 C 的非静态非类型成员，并且如果 id-expression 可能被评估或 C 是 X 或 X 的基类， id-expression 被转换为类成员访问表达式 (5.2.5) 使用 (*this) (9.2.2.1) 作为后缀表达式的左边。运算符。

因此在这个类定义中

class A 
{
  public:   
    static int a; 

    void set() const
    {
        a = 10;
    }
};

静态数据成员a 不是类类型对象的子对象，并且指针this 不用于访问静态数据成员。所以任何成员函数，非静态常量或非常量，或静态成员函数都可以更改数据成员，因为它不是常量。

在这个类定义中

class A 
{
  public:   
    int a; 

    void set() const
    {
        a = 10;
    }
};

非静态数据成员a 是类类型对象的子对象。要在成员函数中访问它，可以使用该语法的成员访问语法。您不能使用常量指针this 来修改数据成员。并且指针 this 确实在函数set 中具有类型const A *，因为该函数是用限定符const 声明的。如果在这种情况下函数没有限定符，则可以更改数据成员。

【讨论】：

【解决方案3】：

问题是，如果类A 的成员函数是const，那么this 的类型是const X*，从而防止非静态数据成员被更改（参见，对于例如C++ standard):

9.3.2 this 指针[class.this]

在非静态 (9.3) 成员函数的主体中，关键字 this 是纯右值表达式，其 value 是调用函数的对象的地址。类 X 的成员函数中 this 的类型是 X*。如果成员函数声明为 const，this 的类型为 const X*, ...

如果a是一个非静态数据成员，那么a=10和this->a = 10是一样的，如果this的类型是const A*和a没有被声明，这是不允许的作为mutable。因此，由于void set() const 使this 的类型为const A*，因此不允许此访问。

如果a是静态数据成员，相反，a=10根本不涉及this；并且只要static int a 本身未被声明为const，就允许声明a=10。

【讨论】：

【解决方案4】：

成员函数上的const限定符意味着您不能修改non-mutable、non-static类数据成员。

【讨论】：