C++的static关键字-白红宇

C++的static关键字

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发布时间：2019-06-21

本文共 5064 字，大约阅读时间需要 16 分钟。

C++的static有两种用法：面向过程程序设计中的static和面向对象程序设计中的static。前者应用于普通变量和函数，不涉及类；后者主要说明static在类中的作用。

一、面向过程设计中的static

1、静态全局变量

在全局变量前，加上关键字static，该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子，如下：

01.
//Example 1
02.
#include <iostream.h>
03.
void fn();
04.
static int n; //定义静态全局变量
05.
void main()
06.
{ 
07.
n=20;
08.
cout<<n<<endl;
09.
fn();
10.
}
11.
 
12.
void fn()
13.
{ 
14.
n++;
15.
cout<<n<<endl;
16.
}

静态全局变量有以下特点：

该变量在全局数据区分配内存；

未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）；

静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的；　

静态变量都在全局数据区分配内存，包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序，在内存中的分布情况如下图：

代码区

全局数据区

堆区

栈区

一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区，函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间，静态数据（即使是函数内部的静态局部变量）也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现，Example 1中的代码中将

1.
static int n; //定义静态全局变量

改为

1.
int n; //定义全局变量

程序照样正常运行。

的确，定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享，但定义静态全局变量还有以下好处：

静态全局变量不能被其它文件所用；

其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突；

您可以将上述示例代码改为如下：

01.
//Example 2
02.
//File1
03.
#include <iostream.h>
04.
void fn();
05.
static int n; //定义静态全局变量
06.
void main()
07.
{ 
08.
n=20;
09.
cout<<n<<endl;
10.
fn();
11.
}
12.
 
13.
//File2
14.
#include <iostream.h>
15.
extern int n;
16.
void fn()
17.
{ 
18.
n++;
19.
cout<<n<<endl;
20.
}

编译并运行Example 2，您就会发现上述代码可以分别通过编译，但运行时出现错误。试着将

1.
static int n; //定义静态全局变量

改为

1.
int n; //定义全局变量

再次编译运行程序，细心体会全局变量和静态全局变量的区别。

2、静态局部变量

在局部变量前，加上关键字static，该变量就被定义成为一个静态局部变量。

我们先举一个静态局部变量的例子，如下：

01.
//Example 3
02.
#include <iostream.h>
03.
void fn();
04.
void main()
05.
{ 
06.
fn();
07.
fn();
08.
fn();
09.
}
10.
void fn()
11.
{ 
12.
static n=10;
13.
cout<<n<<endl;
14.
n++;
15.
}

通常，在函数体内定义了一个变量，每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体，系统就会收回栈内存，局部变量也相应失效。

但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来，变量已经不再属于函数本身了，不再仅受函数的控制，给程序的维护带来不便。

静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区，而不是保存在栈中，每次的值保持到下一次调用，直到下次赋新值。

静态局部变量有以下特点：

该变量在全局数据区分配内存；

静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；

静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0；

它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束；

3、静态函数

在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同，它只能在声明它的文件当中可见，不能被其它文件使用。

静态函数的例子：

01.
//Example 4
02.
#include <iostream.h>
03.
static void fn();//声明静态函数
04.
void main()
05.
{ 
06.
fn();
07.
}
08.
void fn()//定义静态函数
09.
{ 
10.
int n=10;
11.
cout<<n<<endl;
12.
}

定义静态函数的好处：

静态函数不能被其它文件所用；

其它文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突；

二、面向对象的static关键字（类中的static关键字）

1、静态数据成员

在类内数据成员的声明前加上关键字static，该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。

01.
//Example 5
02.
#include <iostream.h>
03.
class Myclass
04.
{ 
05.
public:
06.
Myclass(int a,int b,int c);
07.
void GetSum();
08.
private:
09.
int a,b,c;
10.
static int Sum;//声明静态数据成员
11.
};
12.
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员
13.
 
14.
Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
15.
{ 
16.
this->a=a;
17.
this->b=b;
18.
this->c=c;
19.
Sum+=a+b+c;
20.
}
21.
 
22.
void Myclass::GetSum()
23.
{ 
24.
cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
25.
}
26.
 
27.
void main()
28.
{ 
29.
Myclass M(1,2,3);
30.
M.GetSum();
31.
Myclass N(4,5,6);
32.
N.GetSum();
33.
M.GetSum();
34.
 
35.
}

可以看出，静态数据成员有以下特点：

对于非静态数据成员，每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个，静态数据成员在程序中也只有一份拷贝，由该类型的所有对象共享访问。也就是说，静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说，静态数据成员只分配一次内存，供所有对象共用。所以，静态数据成员的值对每个对象都是一样的，它的值可以更新；

静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间，所以不能在类声明中定义。在Example 5中，语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员；

静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则；

因为静态数据成员在全局数据区分配内存，属于本类的所有对象共享，所以，它不属于特定的类对象，在没有产生类对象时其作用域就可见，即在没有产生类的实例时，我们就可以操作它；

静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式为：

＜数据类型＞＜类名＞::＜静态数据成员名＞=＜值＞

类的静态数据成员有两种访问形式：

＜类对象名＞.＜静态数据成员名＞或＜类类型名＞::＜静态数据成员名＞

如果静态数据成员的访问权限允许的话（即public的成员），可在程序中，按上述格式来引用静态数据成员；

静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类，每个实例的利息都是相同的。所以，应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处，第一，不管定义多少个存款类对象，利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存，所以节省存储空间。第二，一旦利息需要改变时，只要改变一次，则所有存款类对象的利息全改变过来了；

同全局变量相比，使用静态数据成员有两个优势：

1.静态数据成员没有进入程序的全局名字空间，因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性；

2.可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能；

2、静态成员函数

与静态数据成员一样，我们也可以创建一个静态成员函数，它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样，都是类的内部实现，属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针，this指针指向类的对象本身，因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下，this是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比，静态成员函数由于不是与任何的对象相联系，因此它不具有this指针。从这个意义上讲，它无法访问属于类对象的非静态数据成员，也无法访问非静态成员函数，它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。

01.
//Example 6
02.
#include <iostream.h>
03.
class Myclass
04.
{ 
05.
public:
06.
Myclass(int a,int b,int c);
07.
static void GetSum();/声明静态成员函数
08.
private:
09.
int a,b,c;
10.
static int Sum;//声明静态数据成员
11.
};
12.
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员
13.
 
14.
Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
15.
{ 
16.
this->a=a;
17.
this->b=b;
18.
this->c=c;
19.
Sum+=a+b+c; //非静态成员函数可以访问静态数据成员
20.
}
21.
 
22.
void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现
23.
{ 
24.
//  cout<<a<<endl; //错误代码，a是非静态数据成员
25.
cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
26.
}
27.
 
28.
void main()
29.
{ 
30.
Myclass M(1,2,3);
31.
M.GetSum();
32.
Myclass N(4,5,6);
33.
N.GetSum();
34.
Myclass::GetSum();
35.
}