C++ static关键字

参考链接：C++中的static关键字总结   （本文只是在对原博客理解的基础上进行重新将格式排版，加深自己的理解的同时，方便日后巩固。通篇整理下来后越发觉得原博客写的很清楚，非常感谢原作者的分享！）

总的来说，C++的static有两种用法：一是面向过程程序设计中的static，二是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，后者主要是static在类中的作用。

1. 面向过程设计中的static

面向过程程序设计中的static主要用于 全局变量，局部变量以及函数。

1.1 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。举一个静态全局变量的例子，如下：

//Example 1 
void fn(); 
static int n; //定义静态全局变量 
void main() 
{ 　　
    n=20; 　
    cout<<n<<endl; 　　
    fn(); 
} 
void fn() 
{ 　　 
    n++; 　　
    cout<<n<<endl; 
} 

输出结果：

20

21

静态全局变量有以下特点：

• 该变量在全局数据区分配内存；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。 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。 

• 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0；在上面的例子中，如果main函数内没有 n=20; 那输出结果就会是 0 1；如果将static int n;改为int n;代码仍然正确，此时n是全局变量，只要是全局变量就可以在文件中共享。但此时如果不给n赋予初始值即没有n=20;这行代码，程序便会报错，因为静态变量会自动初始化为0，即使不给其赋值也不会报错，但是普通的变量如果不给其赋值程序则不能正确编译通过。

• 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；因此静态全局变量不能被其他文件所用，利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量，而不必担心命名冲突。比如例2：

//Example 2 

//File1 
void fn(); 
static int n; //定义静态全局变量 
void main() 
{ 　　
    n=20; 　　
    cout<<n<<endl; 　　
    fn();
} 

//File2 
extern int n; 
void fn() 
{ 　　 
    n++; 　　
    cout<<n<<endl; 
}

编译并运行Example 2，会发现上述代码可以分别通过编译，但运行时出现错误。因为在File1中定义的静态全局变量n，因此不能在File2中进行extern扩展使用。当将 static int n; //定义静态全局变量改为 int n; //定义全局变量 再次编译运行程序则可以顺利通过。这是因为所有未加static前缀的全局变量（和函数）都具有全局可见性，其它的源文件也能访问。

1.2 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。 举一个静态局部变量的例子，如下：

//Example 3 
void fn(); 
void main() { 　　
    fn(); 　　
    fn(); 　　
    fn(); 
} 
void fn() 
{ 　　
    static int n = 10; 　　
    cout<<n<<endl; 　　 
    n++; 
}

输出结果：

10

11

12

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；所以上面的例子中，第二次和第三次调用fn();函数并不会重新初始化n的值，而是直接从全局数据区中获取该值进行cout，n++则给n重新赋新的值。

• 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；

1.3 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：

//Example 4 
static void fn();//声明静态函数 
void main() 
{ 　　
    fn(); 
} 
void fn()//定义静态函数 
{ 　　
    int n=10; 　　
    cout<<n<<endl; 
}

 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；

2. 面向对象的static关键字（类中的static关键字）

2.1 静态成员变量

在类内成员变量的声明前加上关键字static，该成员变量就是类内的静态成员变量。先举一个静态数据成员的例子。

//Example 5 
class Myclass { 
public: 　　
    Myclass(int a,int b,int c); 　　
    void GetSum(); 
private: 　　
    int a,b,c; 　　
    static int Sum;//声明静态数据成员 
}; 
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员 
Myclass::Myclass(int a,int b,int c) 
{ 　　
    this->a=a; 　　
    this->b=b; 　　
    this->c=c; 　　
    Sum+=a+b+c; 
} 
void Myclass::GetSum() 
{ 　　
    cout<<"Sum="<<Sum<<endl; 
} 
void main() 
{ 　　
    Myclass M(1,2,3); 　　
    M.GetSum();    //M.sum=6;
    Myclass N(4,5,6); 　　
    N.GetSum();    //N.sum=M.sum+4+5+6=21;
    M.GetSum();    //M.sum=N.sum=21;
}

输出结果：

Sum=6

Sum=21

Sum=21

可以看出，静态数据成员有以下特点：

• 对于类的非静态成员变量，每实例化一个对象时都会重新拷贝生成一个成员变量，而静态成员变量则被当作是类的成员，无论使用这个类定义了多少个实例对象，静态成员变量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，静态成员变量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，静态成员变量的值对每个对象都是一样的，而且它的值可以更新；

• 静态成员变量存储在全局数据区。静态成员变量定义时要分配空间，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；

• 静态成员变量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；

• 静态成员变量初始化与一般成员变量初始化不同。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＞ 如：int Myclass::Sum=0;

• 类的静态成员变量有两种访问形式： ＜类对象名＞.＜静态成员变量名＞ 如：M.Sum; 或 ＜类类型名＞::＜静态成员变量名＞ 如：MyClass::Sum; ，当然如果静态数据成员的访问权限允许的话（即public的成员，在本例中由于Sum是private权限，所以其实不能直接访问到）；

• 静态成员变量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成员变量。这有两个好处，第一，不管定义多少个存款类对象，利息这个成员变量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；

2.2 静态成员函数

与静态成员变量一样，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成员变量一样，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。

//Example 6 
class Myclass { 
public: 　　
    Myclass(int a,int b,int c); 　　
    static void GetSum();//声明静态成员函数 
private: 　　
    int a,b,c; 　　 
    static int Sum;//声明静态成员变量 
}; 
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态成员变量 
Myclass::Myclass(int a,int b,int c) { 　　
    this->a=a; 　　
    this->b=b; 　　
    this->c=c; 　　
    Sum+=a+b+c; //非静态成员函数可以访问静态成员变量 
} 
void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现 
{ 　　
    // cout<<a<<endl; //错误代码，a是非静态成员变量，静态成员函数无法访问
    cout<<"Sum="<<Sum<<endl; //静态成员函数只能访问静态成员变量
} 
void main() 
{ 　　
    Myclass M(1,2,3); 　　
    M.GetSum(); 　　
    Myclass N(4,5,6); 　　
    N.GetSum(); 　　
    Myclass::GetSum();
}

输出结果：

Sum=6

Sum=21

Sum=21

关于静态成员函数，可以总结为以下几点：

• 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static；

• 静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态成员变量和访问静态成员函数；

• 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态成员变量；

• 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态成员变量；

• 由于没有this指针的额外开销，因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长；

• 调用静态成员函数，可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数，也可以直接使用如下格式： ＜类名＞::＜静态成员函数名＞（＜参数表＞）调用类的静态成员函数。