C++中static初始化一次的真实含义

1. static 变量的初始化与赋值

static 变量在 C++ 中有一个特别的性质：它们在程序的生命周期内只会被初始化一次，但之后可以继续对其进行赋值。

• 初始化：static 变量在程序的初始化阶段（即程序第一次执行时）会被初始化一次。如果是局部 static 变量，则它会在第一次执行到该变量所在的代码行时被初始化；如果是全局或静态作用域内的变量，则会在程序启动时初始化。

• 赋值：初始化之后，static 变量的值是可以改变的。赋值操作不会改变 static 变量的内存地址，也就是说，static 变量的内存地址在整个程序运行期间是固定的。赋值只会改变该内存地址中存储的数据，而不会影响变量的地址。

示例：static 变量的初始化和赋值

#include <iostream>

void testStatic() {
    static int x = 10;  // 初始化只发生一次
    std::cout << "x = " << x << std::endl;
    x = 20;  // 赋值，但不重新初始化
    std::cout << "x after assignment = " << x << std::endl;
}

int main() {
    testStatic();  // 第一次调用，初始化并赋值为 10
    testStatic();  // 第二次调用，x 已初始化，赋值为 20
    return 0;
}

输出：

x = 10
x after assignment = 20
x = 20
x after assignment = 20

在这个例子中，x 是 static 变量：

• 第一次调用 testStatic() 时，x 会被初始化为 10，之后赋值为 20。
• 第二次调用 testStatic() 时，x 不会重新初始化，而是保持上次赋的值（20），并可以继续赋值。

内存地址不变：无论你如何对 x 进行赋值，x 的内存地址始终不变，它依然指向同一块内存位置。

2. 普通变量的初始化与赋值

对于普通的局部变量，每次进入其作用域时，该变量会被重新初始化，并且会在栈上分配新的内存空间。普通变量 可以多次初始化，但每次进入作用域时，都会重新为该变量分配内存（除非它是动态分配的，如使用 new）。

• 初始化：每次进入作用域时，局部变量都会被重新初始化，并且会重新分配栈空间。
• 赋值：可以在初始化之后对普通变量进行赋值，但赋值不等于初始化。赋值操作会改变该变量存储的值，而不会影响它的内存位置（除非你是指针类型）。

示例：普通局部变量的初始化和赋值

#include <iostream>

void testNormal() {
    int x = 10;  // 每次进入函数时都会初始化
    std::cout << "x = " << x << std::endl;
    x = 20;  // 赋值，但内存地址不变
    std::cout << "x after assignment = " << x << std::endl;
}

int main() {
    testNormal();  // 第一次调用，初始化为 10
    testNormal();  // 第二次调用，重新初始化为 10
    return 0;
}

输出：

x = 10
x after assignment = 20
x = 10
x after assignment = 20

在这个例子中，x 是普通的局部变量：

• 每次调用 testNormal() 时，x 会被重新初始化，并且会重新分配栈空间。
• x 的值在初始化后可以被赋值为其他值，但它的内存地址在每次调用 testNormal() 时都是新的，栈空间会被重新分配。

3. 对比：static 变量与普通变量的差异

特性	static 变量	普通局部变量
初始化	只初始化一次，在程序启动或首次调用时初始化	每次进入作用域时初始化
赋值	之后可以多次赋值，但不改变内存地址	可以多次赋值，但内存地址随每次进入作用域不同
内存管理	只有一块内存空间，内存地址固定	每次进入作用域时会重新分配内存
生命周期	整个程序运行期间（从程序启动到结束）	仅在作用域内有效，出作用域时销毁

4. 栈空间与堆空间的对比（内存分配）

• 栈空间（stack）：局部变量（普通变量）通常存储在栈上。每次进入作用域时，栈空间会为变量分配内存，离开作用域时销毁。这是 自动内存管理。

• 堆空间（heap）：使用 new 或 malloc 分配的内存则来自堆。堆上的内存通常需要显式释放（如通过 delete 或 free），否则会导致内存泄漏。

5. 结论

• static 变量：初始化只发生一次，内存地址在整个程序的生命周期内固定，不会发生变化。之后的赋值只是改变其存储的值，而不会改变内存地址。
• 普通局部变量：每次进入作用域时会重新分配内存，并且会重新初始化。因此，每次函数调用时，局部变量的内存空间是不同的。

总结来说，static 变量不会在每次调用时重新分配内存，它的内存地址是固定的，而普通局部变量每次进入作用域时都会重新分配内存，内存地址不同。