c++ --> static关键字总结
static关键字总结
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。先举一个静态全局变量的例子如下:
//Example 1 #include <iostream.h>
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; }
静态全局变量有以下特点:
(1)该变量在全局数据区分配内存;
(2)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);
(3)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;
(4)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。
例如将Example 1中的代码中将 “static int n; //定义静态全局变量” 改为 “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:
//Example 2 //File1 #include <iostream.h>
void fn(); static int n; //定义静态全局变量 void main() { n=20; cout<<n<<endl; fn(); } //File2 #include <iostream.h>
extern int n; void fn() { n++; cout<<n<<endl; }
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 “static int n; //定义静态全局变量”改为 “int n; //定义全局变量”,则不会出错。
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。 如下:
//Example 3 #include <iostream.h>
void fn(); void main() { fn(); fn(); fn(); } void fn() { static n=10; cout<<n<<endl; n++; }
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:
(1)该变量在全局数据区分配内存;
(2)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;
(3)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;
(4)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;
(4)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:
//Example 4 #include <iostream.h>
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:
(1)静态函数不能被其它文件所用;
(2)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
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:
//Example 5 #include <iostream.h>
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(); Myclass N(4,5,6); N.GetSum(); M.GetSum(); }
可以看出,静态数据成员有以下特点:
(1)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;
(2)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。上例中语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员;
(3)静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则;
(4)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,就可以操作它;
(5)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>
(6)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 ;
(7)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;
(2)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。上例中语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员;
(3)静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则;
(4)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,就可以操作它;
(5)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>
(6)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 ;
(7)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;
(8)同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势:
--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;
--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
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。
//Example 6 #include <iostream.h> 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; //非静态成员函数可以访问静态数据成员 } void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现 { // cout<<a<<endl; //错误代码,a是非静态数据成员 cout<<"Sum="<<Sum<<endl; } void main() { Myclass M(1,2,3); M.GetSum(); Myclass N(4,5,6); N.GetSum(); Myclass::GetSum(); }
关于静态成员函数,可以总结为以下几点:
(1)出现在类体外的函数定义不能指定关键字static;
(2)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;
(3)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;
(4)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;
(5)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;
(6)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>)