C++中的static关键字

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：

 1 //Example 1
 2 #include <iostream.h>
 3 void fn();
 4 static int n; //定义静态全局变量
 5 void main()
 6 {
 7  　　n=20;
 8  　　cout<<n<<endl;
 9  　　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；

 

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；

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：

 1 //Example 3
 2 #include <iostream.h>
 3 void fn();
 4 void main()
 5 {
 6  　　fn();
 7  　　fn();
 8  　　fn();
 9 }
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；

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

 1 //Example 4
 2 #include <iostream.h>
 3 static void fn();//声明静态函数
 4 void main()
 5 {
 6  　　fn();
 7 }
 8 void fn()//定义静态函数
 9 {
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；
  • 静态函数会被自动分配在一个一直使用的存储区，直到退出应用程序实例，避免了调用函数时压栈出栈，速度快很多。 

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。

 1 //Example 5
 2 #include <iostream.h>
 3 class Myclass
 4 {
 5 public:
 6  　　Myclass(int a,int b,int c);
 7  　　void GetSum();
 8 private:
 9  　　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 }

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；
  • 基类和其派生类共享该基类的静态成员变量内存
  • 在继承中，基类的静态变量只能初始化一次
  • 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；
  • 默认初始化为0

  • static类对象必须要在类外进行初始化，static修饰的变量先于对象存在，所以static修饰的变量要在类外初始化；

  • 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；

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。

 1 //Example 6
 2 #include <iostream.h>
 3 class Myclass
 4 {
 5 public:
 6  　　Myclass(int a,int b,int c);
 7  　　static void GetSum();/声明静态成员函数
 8 private:
 9  　　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 }

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数据成员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数据成员；
  • 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员；
  • 基类和其派生类共享该基类的静态成员函数内存
  • static成员函数不能被virtual修饰，static成员不属于任何对象或实例，所以加上virtual没有任何实际意义；静态成员函数没有this指针，虚函数的实现是为每一个对象分配一个vptr指针，而vptr是通过this指针调用的，所以不能为virtual；虚函数的调用关系，this->vptr->vtable->virtual function
  • 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。

 静态变量什么时候初始化

　　初始化只有一次，但是可以多次赋值，在主程序之前，编译器已经为其分配好了内存。静态局部变量和全局变量一样，数据都存放在全局区域，所以在主程序之前，编译器已经为其分配好了内存，但在C和C++中静态局部变量的初始化节点又有点不太一样。

　　在C中，初始化发生在代码执行之前，编译阶段分配好内存之后，就会进行初始化，所以我们看到在C语言中无法使用变量对静态局部变量进行初始化，在程序运行结束，变量所处的全局内存会被全部回收。

　　在C++中，初始化是在执行相关代码时才会进行初始化，主要是由于C++引入对象后，要进行初始化必须执行相应构造函数和析构函数，在构造函数或析构函数中经常会需要进行某些程序中需要进行的特定操作，并非简单地分配内存。所以C++标准定为全局或静态对象是有首次用到时才会进行构造，并通过atexit()登记函数来管理。在程序结束，按照构造顺序反方向进行逐个析构。所以在C++中是可以使用变量对静态局部变量进行初始化的。

　　存放位置：　　

　　　　全局区（静态区、数据区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域(.data)，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域(.bss)。程序结束后由系统释放。

全局变量（函数）和static变量（函数）的区别

全局变量和static变量的区别

　　全局变量（外部变量）的说明之前再冠以static就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式，静态全局变量当然也是静态存储方式。

　　这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别在于非静态全局变量的作用域是整个源程序，当一个源程序由多个原文件组成时，非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。而静态全局变量则限制了其作用域，即只在定义该变量的源文件内有效，在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域限于一个源文件内，只能为该源文件内的函数公用，因此可以避免在其他源文件中引起错误。static全局变量与普通的全局变量的区别是static全局变量只初始化一次，防止在其他文件单元被引用。普通的全局变量实际上也是初始化一次，在其它的初始化可以看作是变量值的更新。

全局变量和static变量的区别

　　static函数与普通的函数作用域不同。只在当前源文件中使用的函数应该说明为内部函数（static），内部函数应该在当前源文件中说明和定义。对于可在当前源文件以外使用的函数应该在一个头文件中说明，要使用这些函数的源文件要包含这个头文件。
    static函数与普通函数最主要区别是static函数在内存中只有一份，普通静态函数在每个被调用中维持一份拷贝程序的局部变量存在于（堆栈）中，全局变量存在于（静态区）中，动态申请数据存在于（堆）。

参考文章：

https://www.cnblogs.com/BeyondAnyTime/archive/2012/06/08/2542315.html

posted @ 2021-07-20 10:57  Mr-xxx  阅读(306)  评论(0)  编辑  收藏  举报