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= C++修饰符 =

'''C++修饰符'''是用于改变变量、函数或类成员基本特性的关键字。它们可以调整存储方式、访问权限或行为特征，是C++类型系统的重要组成部分。本条目将详细介绍C++中的各种修饰符及其应用场景。

== 基本分类 ==
C++修饰符主要分为以下几类：

=== 1. 访问修饰符 ===
控制类成员的访问权限：
* <code>public</code>
* <code>private</code>
* <code>protected</code>

=== 2. 存储类修饰符 ===
控制变量的生命周期和可见性：
* <code>auto</code>（C++11后含义改变）
* <code>register</code>（C++17弃用）
* <code>static</code>
* <code>extern</code>
* <code>thread_local</code>（C++11）
* <code>mutable</code>

=== 3. 类型修饰符 ===
改变基本类型的特性：
* <code>const</code>
* <code>volatile</code>
* <code>signed</code>
* <code>unsigned</code>
* <code>long</code>
* <code>short</code>

== 详细说明 ==

=== 访问修饰符 ===
控制类成员的访问权限：

<syntaxhighlight lang="cpp">
class Example {
public:    // 公有成员，任何代码都可访问
    int publicVar;
    
private:   // 私有成员，仅类内和友元可访问
    int privateVar;
    
protected: // 保护成员，类内、派生类和友元可访问
    int protectedVar;
};
</syntaxhighlight>

=== 存储类修饰符 ===

==== static ====
使变量具有静态存储期，或限制符号的链接性：

<syntaxhighlight lang="cpp">
// 文件作用域的static变量
static int fileScoped = 42; // 内部链接

void func() {
    static int count = 0; // 保持值不变，仅初始化一次
    ++count;
    std::cout << "Called " << count << " times\n";
}
</syntaxhighlight>

==== extern ====
声明变量在其他文件中定义：

<syntaxhighlight lang="cpp">
// file1.cpp
int globalVar = 10;

// file2.cpp
extern int globalVar; // 使用file1.cpp中定义的globalVar
</syntaxhighlight>

==== mutable ====
允许const成员函数修改特定成员：

<syntaxhighlight lang="cpp">
class Cache {
    mutable int cacheValue; // 即使const函数也可修改
public:
    int getValue() const {
        if (!cacheValid) {
            cacheValue = computeValue(); // 允许修改
            cacheValid = true;
        }
        return cacheValue;
    }
};
</syntaxhighlight>

=== 类型修饰符 ===

==== const ===
创建不可修改的对象：

<syntaxhighlight lang="cpp">
const int MAX_SIZE = 100; // 必须初始化
const int* ptr = &MAX_SIZE; // 指向const的指针
int* const ptr2 = &var; // const指针
const int* const ptr3 = &MAX_SIZE; // const指针指向const数据
</syntaxhighlight>

==== volatile ===
防止编译器优化，用于硬件访问或多线程：

<syntaxhighlight lang="cpp">
volatile bool interruptFlag = false;
// 编译器不会优化对此变量的访问
</syntaxhighlight>

==== signed/unsigned ===
改变整型的符号特性：

<syntaxhighlight lang="cpp">
unsigned int positiveOnly = 42;
signed int normalInt = -10;
</syntaxhighlight>

== 组合使用 ==
修饰符可以组合使用，但需注意顺序和兼容性：

<syntaxhighlight lang="cpp">
static const int SCREEN_WIDTH = 1024; // 静态常量
extern volatile bool systemRunning;   // 外部易变变量
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==

=== 1. 单例模式中的static ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
class Singleton {
private:
    static Singleton* instance; // 静态成员
    Singleton() {} // 私有构造函数
    
public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (!instance) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};

Singleton* Singleton::instance = nullptr; // 静态成员初始化
</syntaxhighlight>

=== 2. 配置常量中的constexpr ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
class Config {
public:
    static constexpr int MAX_CONNECTIONS = 100; // 编译时常量
    static constexpr double TIMEOUT = 2.5;
};
</syntaxhighlight>

=== 3. 多线程中的volatile ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
volatile bool shouldStop = false;

void workerThread() {
    while (!shouldStop) {
        // 执行任务
    }
}

// 其他线程可以设置shouldStop=true来停止工作线程
</syntaxhighlight>

== 修饰符关系图 ==
<mermaid>
graph TD
    A[C++修饰符] --> B[访问修饰符]
    A --> C[存储类修饰符]
    A --> D[类型修饰符]
    B --> E[public]
    B --> F[private]
    B --> G[protected]
    C --> H[static]
    C --> I[extern]
    C --> J[mutable]
    C --> K[thread_local]
    D --> L[const]
    D --> M[volatile]
    D --> N[signed/unsigned]
    D --> O[long/short]
</mermaid>

== 最佳实践 ==
1. 优先使用<code>const</code>来保证不可变性
2. 谨慎使用<code>mutable</code>，仅在真正需要时
3. 避免使用已弃用的<code>register</code>
4. 在多线程环境中正确使用<code>volatile</code>和原子类型
5. 合理使用<code>static</code>减少全局变量污染

== 常见问题 ==

'''Q: const和constexpr有什么区别？'''
A: <code>const</code>表示运行时常量，<code>constexpr</code>表示编译时常量。

'''Q: 为什么C++17弃用了register？'''
A: 现代编译器能自动优化寄存器分配，此关键字已无实际作用。

'''Q: mutable会破坏const正确性吗？'''
A: 不会，它只是为特定场景（如缓存）提供灵活性，但仍应谨慎使用。

== 总结 ==
C++修饰符提供了对程序元素行为的精细控制。理解并正确使用这些修饰符是写出高效、安全C++代码的关键。建议通过实际编码练习来掌握各种修饰符的组合使用方式。

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