notes

Static, Inline, Friend

Table of Content

• Inline
• Правило одого определения
• Friend
• Глобальные переменные
• Статические глобальные переменные
• Статическая локальная переменная
• Статические функции
• Статические поля класса
• Статические методы
• Singleton

Inline

1. Советует компилятору встроить данную функцию
2. В месте вызова inline функции должно быть известно её определение
3. inlineфункции можно определять в заголовочных файлах
4. Все методы, определённые внутри класса, являются inline.
5. При линковке из всех версий inline-функции выбирается только одна.
6. Все определения одной и той же inline функции должны быть идентичны
7. inline - это совет компилятору, а не указ

Правило одого определения

1. В пределах любой единицы трансляции сущности не могут иметь более одного определения (этап компиляции).
2. В пределах программы глобальные переменные и не-inline функции не могут иметь больше одного определения (этап линковки).
3. Классы и inline функции могут определяться в более чем одной единице трансляции, но определения обязанны совпадать.

Friend

1. Дружественный класс имеет доступ к приватным полям своего друга.
2. Дружественная функция имеет доступ к приватным полям класса. Эту функцию нужно определить внутри класса с ключевым словом friend (удобно для переопределения операторов)

    struct String {
        ...
        friend std::ostream & operator << (std::ostream & os, String const & s) {
            return os << s.data_;
        }
    private:
        size_t size_;
        char * data_;
    };
   

3. Для одного класса можно определить дружественным метод другого класса.

    struct String;
    struct StringBuffer {
        void append (string const & s);
        void append (char const * s) { ... };
    };
   
    struct String {
        friend void StringBuffer::append(String const & s);
    };
   
    void StringBuffer::append(String const & s) {
        append(s.data_);
    }
   

4. Отношение дружбы
   • Отношение дружбы не симметрично (из A друг Б не следует что Б друг А)
   • Отношение дружбы н етранзитивно (из А друг Б и Б друг С не следует что А друг С)
   • Отношение дружбы сильнее, чем отношение наследования
5. Вывод: стоит избегать ключевого слова friend, так как оно нарушеает инкапсуляцию.

Глобальные переменные

1. Объявление глобальных переменных

    extern int global;
   

2. Определение глобальное переменной

    global = 10;
   

3. При отсутствии определения, инициализируются 0 (в отличии от локальных переменных).

4. Время жизни:
   • Инициализируются при запуске программы
   • Заканчивается при выходе из программы

5. Хранится в специальном разделе памяти для хранения глобальных переменных.

6. Недостатки
   • Мастабируемость. К примеру есть объект использующий глобальную переменную, тогда нам нужно будет контролировать их взаимодейтвие друг с другом. Усложнится многопоточная разработка.
   • Побочные эффекты - т.е. поведение функции зависит не только от её аргументов.
   • Порядок инициализации - порядок инициализации не определён, и как следствие может возникнуть неопределенность в определении этих переменных.

Статические глобальные переменные

1. Статическая глобальне переменная - это глобальная переменная, доступная только в пределах модуля.
2. Определение

    static int global = 10;
   
    void f () {
        ++global;
    }
   

3. В соседнем модуле можно определить статическую глобальную переменную с таким же именем.
4. Проблемы:
   • Масштабируемость (многопоточность)
   • Побочные эффекты

Статическая локальная переменная

1. Статическая локальная переменная - это глобальная переменная, доступная только в пределах функции.

2. Время жизни такой переменной - от первого вызова функции до конца программы.

3. Пример:

    int next(int start = 0) {
        static int k = start;
        return k++;
    }
   
    next(10); // 10
    next(20); // 11
   

4. Проблемы:
   • Мастабируемость
   • Побочные эффекты

Статические функции

1. Статическая функция - это функция, доступная только в пределах модуля
2. В разных .cpp файлах можно определить статические функции с одним и тем же именем.
3. Статические глобальные переменные и статические функции проходят внутреннюю линковку.

Статические поля класса

1. Статические поля класса - это глобальные переменные, определённые внутри класса.

    struct User {
        User() {
            ++instances_;
        }
   
        ~User() {
            --instances_;
        }
    private:
        static size_t instances_;
    }
   
    size_t User::instances_ = 0;
   

2. Определить такую переменную нужно снаружи класса.
3. Для доступа к статическим полям не нужен объект.

Статические методы

1. Статические методы - функции определённые внутри класса и имеющие доступ к закрытым полям и методам.

    struct User {
        ...
        static size_t count() { return instances_; }
        static void transform(User user) {
            // we are able to access private fields
        }
    private:
        static size_t instances_;
    }
   

Singlteon

struct Singleton {
    static Singleton & instance() {
        static Singleton s;
        return s;
    }
private:
    Singleton () {}
    Singleton(Singleton const &);
    Singleton & operator=(Singleton const &);
};

Singleton & s = Singleton::instance();