C++：静态成员
3.7.1 静态数据成员
对象是类的一个实例，每个对象都具有自己的数据成员。例如，学生类张三或李四都具有自
己的学号，姓名和平均成绩。在实际使用时，常常还需要一些其他的数据项，比如学生人数、
总成绩、平均成绩。但是如果把这些数据项作为普通的数据成员来处理，将会产生错误。下
面通过例子来说明：
例3.28 静态数据成员的引例 #include<iostream> #include<string> using namespace std; class Student{ public: Student(char* name1,char* stu_no1,float score1);//声明构造函数 ~Student();//声明析构函数 void show(); void show_count_sum_ave(); private: char* name; //学生姓名 char* stu_no;//学生学号 float score; int count; //定义普通数据成员count float sum; //定义普通数据成员sum float ave; //定义普通数据成员ave }; Student::Student(char* name1,char* stu_no1,float score1) { name = new char[strlen(name1)+1];//为学生姓名动态分配一个空间，并让name指向数组的首地址 strcpy(name,name1);//首先name把name1指向的首地址复制过来，然后依次复制name1所指向的内容 stu_no = new char[strlen(stu_no1)+1]; strcpy(stu_no,stu_no1); score = score1; count++; sum = sum+score; ave = sum/count; } Student::~Student() { delete []name; //释放空间 delete []stu_no;//释放空间 --count; sum = sum-score; } void Student::show() { cout<<"姓名："<<name<<endl; cout<<"学号："<<stu_no<<endl; cout<<"成绩："<<score<<endl; } void Student::show_count_sum_ave() { cout<<"学生人数："<<count<<endl; cout<<"总成绩："<<sum<<endl; cout<<"平均成绩："<<ave<<endl; } int main() { Student stu1("李明","1101",90.0); stu1.show(); stu1.show_count_sum_ave(); cout<<"------------------------"<<endl; Student stu2("王勇","1102",92.5); stu2.show(); stu2.show_count_sum_ave(); return 0; } /* 运行结果发现：学生人数、总成绩、平均成绩都是错误的。 其原因：一个学生对象的count、sum、ave仅仅属于这个学生对象，而不是所有学生对象 所共享的，因此它们不能表示所有学生的人数、总成绩、平均成绩。 解决办法：将count、sum、ave这个普通数据成员设为静态的数据成员，让所有的对象共享。 格式为： static 数据类型 数据成员
*/
将上面的例子改为静态的数据成员来处理，如下....
例3.29 静态数据成员的使用
#include<iostream> #include<string> using namespace std; class Student{ public: Student(char* name1,char* stu_no1,float score1);//声明构造函数 ~Student();//声明析构函数 void show(); void show_count_sum_ave(); private: char* name; //学生姓名 char* stu_no;//学生学号 float score; static int count; //定义静态数据成员count static float sum; //定义静态数据成员sum static float ave; //定义静态数据成员ave }; Student::Student(char* name1,char* stu_no1,float score1) { name = new char[strlen(name1)+1];//为学生姓名动态分配一个空间，并让name指向数组的首地址 strcpy(name,name1);//首先name把name1指向的首地址复制过来，然后依次复制name1所指向的内容 stu_no = new char[strlen(stu_no1)+1]; strcpy(stu_no,stu_no1); score = score1; count++; sum = sum+score; ave = sum/count; } Student::~Student() { delete []name; //释放空间 delete []stu_no;//释放空间 --count; sum = sum-score; } void Student::show() { cout<<"姓名："<<name<<endl; cout<<"学号："<<stu_no<<endl; cout<<"成绩："<<score<<endl; } void Student::show_count_sum_ave() { cout<<"学生人数："<<count<<endl; cout<<"总成绩："<<sum<<endl; cout<<"平均成绩："<<ave<<endl; } int Student::count=0; //对静态数据成员count进行初始化 float Student::sum=0; //对静态数据成员sum进行初始化 float Student::ave=0; //对静态数据成员ave进行初始化 int main() { Student stu1("李明","1101",90.0); stu1.show(); stu1.show_count_sum_ave(); cout<<"------------------------"<<endl; Student stu2("王勇","1102",92.5); stu2.show(); stu2.show_count_sum_ave(); return 0; }
说明：
（1）静态数据成员的定义与普通数据成员相似，但前面要加上static关键字。
static int count; //静态数据成员，用于统计学生人数
static float score; //静态数据成员，用于统计学生成绩
static float ave; //静态数据成员，用于统计学生平均分
（2）静态数据成员的初始化与普通数据成员不同。静态数据成员初始化应在类外单独进行，
而且应定义对象之前进行。一般在主函数main之前，类声明之后的特殊地带为它提供
定义和初始化。初始化格式如下：
数据类型 类名::静态数据成员=初始值
int Student::count=0;
int Student::sum=0;
float Student::ave=0;
注意：这时在数据成员的前面不要加static
（3）静态数据成员属于类(准确的说，是属于类的对象的集合)，而不像普通函数那样属于
某一对象，因此可以使用"::"访问静态的数据成员。
用类名访问静态数据成员的格式如下:
类名::静态数据成员
例如上面的Student::count、Student::sum、Student::ave
（4）静态数据成员与静态变量一样，是在编译时创建并初始化。它在该类的任何对象被建立
之前就存在。因此，共有的数据成员可以在对象被定义之前被访问。对象建立后，共有
的静态数据成员也可以被对象进行访问。
用对象访问静态数据成员的格式如下:
对象.静态数据成员
对象指针.静态数据成员
例1：通过对象访问静态数据成员
#include<iostream> #include<string> using namespace std; class Student{ public: Student(string name1,string stu_no1,float score1);//(char* name1,char* stu_no1,float score1) ~Student();//声明析构函数 void show(); void show_count_sum_ave(); private: string name; //学生姓名 string stu_no;//学生学号 // char* name; // char* stu_no; float score; static int count; //定义静态数据成员count static float sum; //定义静态数据成员sum static float ave; //定义静态数据成员ave }; Student::Student(string name1,string stu_no1,float score1)//(char* name1,char* stu_no1,float score1) { //name = new char[strlen(name1)+1];//为学生姓名动态分配一个空间，并让name指向数组的首地址 // strcpy(name,name1);//首先name把name1指向的首地址复制过来，然后依次复制name1所指向的内容 // stu_no = new char[strlen(stu_no1)+1]; // strcpy(stu_no,stu_no1); score = score1; name = name1; stu_no = stu_no1; count++; sum = sum+score; ave = sum/count; } Student::~Student() { //delete []name; //释放空间 // delete []stu_no;//释放空间 // --count; // sum = sum-score; } void Student::show() { cout<<"姓名："<<name<<endl; cout<<"学号："<<stu_no<<endl; cout<<"成绩："<<score<<endl; } void Student::show_count_sum_ave() { cout<<"学生人数："<<count<<endl; cout<<"总成绩："<<sum<<endl; cout<<"平均成绩："<<ave<<endl; } int Student::count=0; //对静态数据成员count进行初始化 float Student::sum=0; //对静态数据成员sum进行初始化 float Student::ave=0; //对静态数据成员ave进行初始化 int main() { Student stu1("李明","1101",90.0); stu1.show(); stu1.show_count_sum_ave(); cout<<"------------------------"<<endl; Student stu2("王勇","1102",92.5); stu2.show(); stu2.show_count_sum_ave(); return 0; }
例2：通过指针对象访问静态数据成员
#include<iostream> #include<string> using namespace std; class Student{ public: Student(char* name1,char* stu_no1,float score1);//声明构造函数 ~Student();//声明析构函数 void show(); void show_count_sum_ave(); private: char* name; //学生姓名 char* stu_no;//学生学号 float score; static int count; //定义静态数据成员count static float sum; //定义静态数据成员sum static float ave; //定义静态数据成员ave }; Student::Student(char* name1,char* stu_no1,float score1) { name = new char[strlen(name1)+1];//为学生姓名动态分配一个空间，并让name指向数组的首地址 strcpy(name,name1);//首先name把name1指向的首地址复制过来，然后依次复制name1所指向的内容 stu_no = new char[strlen(stu_no1)+1]; strcpy(stu_no,stu_no1); score = score1; count++; sum = sum+score; ave = sum/count; } Student::~Student() { delete []name; //释放空间 delete []stu_no;//释放空间 --count; sum = sum-score; } void Student::show() { cout<<"姓名："<<name<<endl; cout<<"学号："<<stu_no<<endl; cout<<"成绩："<<score<<endl; } void Student::show_count_sum_ave() { cout<<"学生人数："<<count<<endl; cout<<"总成绩："<<sum<<endl; cout<<"平均成绩："<<ave<<endl; } int Student::count=0; //对静态数据成员count进行初始化 float Student::sum=0; //对静态数据成员sum进行初始化 float Student::ave=0; //对静态数据成员ave进行初始化 int main() { Student stu1("李明","1101",90.0),*p1; // stu1.show(); // stu1.show_count_sum_ave(); p1 = &stu1; //p1->show(); //p1->show_count_sum_ave(); (*p1).show(); (*p1).show_count_sum_ave(); cout<<"------------------------"<<endl; Student stu2("王勇","1102",92.5),*p2; p2 = &stu2; //p2->show(); //p2->show_count_sum_ave(); (*p2).show(); (*p2).show_count_sum_ave(); return 0; }
例3.30 公有静态数据成员的访问(在类外可以直接访问)
(私有静态数据成员不能在类外直接访问，必须通过公有的成员函数访问。)
#include<iostream> using namespace std; class Myclass{ public: static int i; int get() { return i; } }; int Myclass::i=0; int main() { Myclass::i=200; //公有静态数据成员可通过对象进行访问 Myclass obj1,obj2; cout<<"obj1.i="<<obj1.get()<<endl; cout<<"obj2.i="<<obj2.get()<<endl; obj1.i=300;//公有静态数据成员通过对象进行访问并进行重赋值 cout<<"obj1.i="<<obj1.get()<<endl; cout<<"obj2.i="<<obj2.get()<<endl; return 0; } /* 运行结果为： obj1.i=200 obj2.i=200 obj1.i=300 obj2.i=300 解析：从本例中可以看出，由于静态数据成员只有一个值，所以不论用那个对象进行访问 ，所得的结果是一样的。所以，从这个意义上讲，静态数据成员也是类的公共数据 成员，是对象的共有数据项。 c++支持静态数据成员的一个重要原因是不必使用全局变量。因为全局变量违反了面向对象程序 设计的封装性特点。静态数据成员主要作用于类的所有对象的公用的数据，如统计总数、平均数等.... */
3.7.2 静态成员函数
在类定义中，前面有static说明的成员函数称之为静态成员函数。静态成员函数属于整个
类，是该类所有对象共享的成员函数，而不属于类中的某个对象。
定义静态成员函数的格式如下：
static 返回类型 静态数据成员函数(参数表);
与静态数据成员类似，调用公有静态成员函数的一般格式有如下三种：
1、类名.静态成员函数(实参表)
2、对象.静态成员函数(实参表)
3、对象指针->静态成员函数(实参表)
//例3.31 静态成员函数访问静态数据成员。 #include<iostream> using namespace std; class Small_cat{ public: Small_cat(double w); //声明构造函数 void display(); //声明非静态成员函数 static void total_disp(); //声明非静态成员函数 private: double weight; //定义普通数据成员，表示一只小猫的重量 static double total_weight; //定义静态数据成员，用于累计小猫的重量 static double total_number; //定义静态数据成员，用于累计小猫的数量 }; Small_cat::Small_cat(double w) //定义构造函数 { weight = w; total_weight += w; //累计小猫的重量 total_number++; //累加小猫的数量 } void Small_cat::display() { cout<<"这只小猫的重量是："<<weight<<"千克"<<endl; } void Small_cat::total_disp() { cout<<total_number<<"只小猫的重量是："<<total_weight<<"千克"<<endl; } double Small_cat::total_weight=0; //对私有的静态数据成员进行初始化 double Small_cat::total_number=0; //对私有的静态数据成员进行初始化 int main() { Small_cat::total_disp(); //对象创建之前，通过类名::调用静态成员函数 Small_cat w1(0.5),w2(0.6),w3(0.4),*p; //创建三个小猫对象并进行初始化,并另外定义一个指针p w1.display(); //通过对象调用非静态成员函数 w2.display(); w3.display(); cout<<endl; p = &w1; (*p).total_disp(); //通过指针调用静态成员函数 p->total_disp(); cout<<endl; Small_cat::total_disp(); //通过类名::调用静态成员函数 w1.total_disp();//通过对象调用静态成员函数 w2.total_disp(); w2.total_disp(); return 0; }
对静态成员函数的使在作几点说明：
1、一般情况下，静态函数成员主要用来访问静态数据成员。当它与静态数据成员一起使用
时，达到了对同一类中对象之间共享数据的目的。
2、私有静态成员函数不能做类外部的函数和对象访问。
3、使用静态成员函数的一个原因是，可以用它在建立任何对象之前调用静态成员函数，以处理
静态数据成员，这是普通成员函数不能实现的功能。
例如： int main()
{
Small_cat::disp(); //可以在建立任何对象之前调用静态成员函数
Small w1(0.5),w2(0.4),w3(0.6);
.......
return 0;
}
4、编译系统将静态成员函数限定为内部连接，也就是说，与现行文件相连接的其他文件
中的同名函数不会与该函数发生冲突，维护了该函数使用的安全性，这是使用静态成员
函数的另一个原因。
5、静态成员函数是类的一部分，而不是对象的一部分。如果要在类外调用公有静态成员函数，
使用格式是： 类名::静态成员函数
例如上述中Small_cat::disp();
当然如果定义了这个类的对象，也可以用对象调用静态成员函数
如 w1.cat::disp();
6、静态成员函数和非静态成员函数的区别是：非静态成员函数有this指针，而静态成员
函数没有this指针。静态成员函数可以直接访问本类中的静态数据成员，因为静态数据成
员同样是属于类的，可以直接访问。一般而言，静态成员函数不访问类中的非静态成
员。
例如：
cout<<"一只小猫的重量是：<<weight<<"千克"<<endl;
//不合法，weight是非静态数据成员
cout<<"一只小猫的总重量是：<<total_weight<<"千克"<<endl;
//合法，total_weight是静态数据成员
若确实需要访问非静态数据成员，静态成员函数只能通过对象名(或对象指针、对象引用)
访问该对象的非静态成员。如把display函数定义为静态成员函数时，可将对象的引用作为
函数参数，将它定义为：
static void display(Small_cat &w)
{
cout<<"这只小猫的重量是："<<w.weight<<"千克"<<endl;
}
下面的例子给出了静态成员函数访问非静态数据成员的方法。
例 3.32 静态成员函数访问非静态数据成员。 */ #include<iostream> using namespace std; class Small_cat { public: Small_cat(double w); //声明构造函数 static void display(Small_cat &); //声明静态成员函数 static void total_disp(); //声明静态成员函数 private: double weight; //普通数据成员，表示一只小猫的重量 static double total_weight; //静态数据成员，用来统计小猫的重量 static double total_number; //静态数据成员，用来统计小猫的数量 }; Small_cat::Small_cat(double w) //定义构造函数 { weight = w; total_weight += w; //累加小猫的重量 total_number ++; //累加小猫的数量 } void Small_cat::display(Small_cat &w) //定义静态成员函数，将对象的引用作为参数， { //显示每只小猫的重量 cout<<"这只小猫的重量是："<<w.weight<<"千克"<<endl; } void Small_cat::total_disp() //定义静态成员函数，输出小猫的总数量、总重量 { cout<<total_number<<"只小猫的重量是："; cout<<total_weight<<"千克"<<endl; cout<<endl; } double Small_cat::total_weight=0; //静态数据成员初始化 double Small_cat::total_number=0; //静态数据成员初始化 int main() { Small_cat::total_disp(); //在建立对象之前，调用静态成员函数，显示小猫的总数量、总重量 Small_cat w1(0.4),w2(0.5),w3(0.6); Small_cat::display(w1); //调用静态成员函数，显示第一只小猫的重量 Small_cat::display(w2); //调用静态成员函数，显示第二只小猫的重量 Small_cat::display(w3); //调用静态成员函数，显示第三只小猫的重量 Small_cat::total_disp(); // 在建立对象之后，调用静态成员函数，显示小猫的总数量、总重量 return 0; }
