static关键字

static关键字是C, C++中都存在的关键字,它主要有三种使用方式, 其中前两种只指在C语言中使用, 第三种在C++中使用(C,C++中具体细微操作不尽相同, 本文以C++为准).  

  (1)局部静态变量  

  (2)外部静态变量/函数  

  (3)静态数据成员/成员函数  

  下面就这三种使用方式及注意事项分别说明  

一、局部静态变量

  在C/C++中,   局部变量按照存储形式可分为三种auto,   static,   register  

  (<C语言程序设计(第二版)>谭浩强,   第174-175页)  

与auto类型(普通)局部变量相比, static局部变量有三点不同  

1. 存储空间分配不同  

  auto类型分配在栈上, 属于动态存储类别, 占动态存储区空间, 函数调用结束后自动释放, 而static分配在静态存储区, 在程序整个运行期间都不释放. 两者之间的作用域相同,   但生存期不同.  

2. static局部变量在所处模块在初次运行时进行初始化工作, 且只操作一次  

3. 对于局部静态变量, 如果不赋初值, 编译期会自动赋初值0或空字符,而auto类型的初值是不确定的. (对于C++中的class对象例外, class的对象实例如果不初始化, 则会自动调用默认构造函数,  不管是否是static类型)  

   

特点:   static局部变量的”记忆性”与生存期的”全局性”     

  所谓”记忆性”是指在两次函数调用时, 在第二次调用进入时, 能保持第一次调用退出时的值.

  示例程序一  

  #include   <iostream>  

  using   namespace   std;  

   void   staticLocalVar()  

  {  

    static   int   a   =   0; // 运行期时初始化一次,下次再调用时,不进行初始化工作  

    cout<<"a="<<a<<endl;  

    ++a;  

  }  

   int   main()  

  {  

     staticLocalVar();   //   第一次调用,   输出a=0  

     staticLocalVar();   //   第二次调用,   记忆了第一次退出时的值,   输出a=1  

     return   0;  

  }  

   

 应用:  

    利用”记忆性”, 记录函数调用的次数(示例程序一)  

利用生存期的”全局性”,改善”

return a pointer / reference to a local object”的问题. Local object的问题在于退出函数, 生存期即结束,.利用static的作用,延长变量的生存期.  

 

示例程序二:  

  //   IP   address   to   string   format  

  //   Used   in   Ethernet   Frame   and   IP   Header   analysis  

  const   char   *   IpToStr(UINT32   IpAddr)  

  {  

    static   char   strBuff[16];   //   static局部变量,   用于返回地址有效  

    const   unsigned   char   *pChIP   =   (const   unsigned   char   *)&IpAddr;  

    sprintf(strBuff,   "%u.%u.%u.%u",     pChIP[0],   pChIP[1],   pChIP[2],   pChIP[3]);  

    return   strBuff;  

  }  

   

  注意事项:  

  1.   “记忆性”, 程序运行很重要的一点就是可重复性, 而static变量的”记忆性”破坏了这种可重复性, 造成不同时刻至运行的结果可能不同.  

  2.   “生存期”, 全局性和唯一性. 普通的local变量的存储空间分配在stack上, 因此每次调用函数时, 分配的空间都可能不一样, 而static具有全局唯一性的特点, 每次调用时, 都指向同一块内存, 这就造成一个很重要的问题   ----   不可重入性!!!  

  这样在多线程程序设计或递归程序设计中,   要特别注意这个问题.  

  (不可重入性的例子可以参见<effective   C++   (2nd)>(影印版)第103-105页)  

  下面针对示例程序二,   分析在多线程情况下的不安全性.(为方便描述,   标上行号)  

  ①   const   char   *   IpToStr(UINT32   IpAddr)  

  ②   {  

  ③     static   char   strBuff[16];   //   static局部变量,   用于返回地址有效  

  ④     const   unsigned   char   *pChIP   =   (const   unsigned   char   *)&IpAddr;  

  ⑤     sprintf(strBuff,   "%u.%u.%u.%u",     pChIP[0],   pChIP[1],   pChIP[2],   pChIP[3]);  

  ⑥     return   strBuff;  

  ⑦   }  

  假设现在有两个线程A,B运行期间都需要调用IpToStr()函数,   将32位的IP地址转换成点分10进制的字符串形式.   现A先获得执行机会,   执行IpToStr(),   传入的参数是0x0B090A0A,   顺序执行完应该返回的指针存储区内容是:”10.10.9.11”,   现执行到⑥时,   失去执行权,   调度到B线程执行,   B线程传入的参数是0xA8A8A8C0,   执行至⑦,   静态存储区的内容是192.168.168.168.   当再调度到A执行时,   从⑥继续执行,   由于strBuff的全局唯一性,   内容已经被B线程冲掉,   此时返回的将是192.168.168.168字符串,   不再是10.10.9.11字符串.  

   

二、外部静态变量/函数  

  在C中static有了第二种含义:用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。,   但为了限制全局变量/函数的作用域, 函数或变量前加static使得函数成为静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式,而是指对函数的作用域仅局限于本文件(所以又称内部函数)。注意此时, 对于外部(全局)变量, 不论是否有static限制, 它的存储区域都是在静态存储区, 生存期都是全局的. 此时的static只是起作用域限制作用, 限定作用域在本模块(文件)内部.

  使用内部函数的好处是:不同的人编写不同的函数时,不用担心自己定义的函数,是否会与其它文件中的函数同名。  

  示例程序三:  

     

  //file1.cpp  

   

  static   int   varA;  

  int   varB;  

  extern   void   funA()  

  {  

  ……  

  }  

   

  static   void   funB()  

  {  

  ……  

  }  

   

  //file2.cpp  

   

  extern   int   varB;   //   使用file1.cpp中定义的全局变量  

  extern   int   varA;   //   错误!   varA是static类型,   无法在其他文件中使用  

  extern   vod   funA();   //   使用file1.cpp中定义的函数  

  extern   void   funB();   //   错误!   无法使用file1.cpp文件中static函数 

 三、静态数据成员/成员函数(C++特有)  

  C++重用了这个关键字,并赋予它与前面不同的第三种含义:表示属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数.   这是与普通成员函数的最大区别,   也是其应用所在,   比如在对某一个类的对象进行计数时,   计数生成多少个类的实例,   就可以用到静态数据成员.   在这里面,   static既不是限定作用域的,   也不是扩展生存期的作用,   而是指示变量/函数在此类中的唯一性.   这也是”属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数”的含义.   因为它是对整个类来说是唯一的,   因此不可能属于某一个实例对象的.   (针对静态数据成员而言,   成员函数不管是否是static,   在内存中只有一个副本,   普通成员函数调用时,   需要传入this指针,   static成员函数调用时,   没有this指针.   )  

  请看示例程序四(<effective   c++   (2nd)>(影印版)第59页)  

 

  class   EnemyTarget   {  

  public:  

      EnemyTarget()   {   ++numTargets;   }  

      EnemyTarget(const   EnemyTarget&)   {   ++numTargets;   }  

      ~EnemyTarget()   {   --numTargets;   }  

      static   size_t   numberOfTargets()   {   return   numTargets;   }  

      bool   destroy();    //returns   success  of  attempt  to   destroy   EnemyTarget   object 

  private:  

      static   size_t   numTargets;                               //   object   counter  

  };  

  //   class   statics   must   be   defined   outside   the   class;  

  //   initialization   is   to   0   by   default  

  size_t   EnemyTarget::numTargets;  

   

  在这个例子中,静态数据成员numTargets就是用来计数产生的对象个数的.  

  另外,在设计类的多线程操作时,由于POSIX库下的线程函数pthread_create()要求是全局的,普通成员函数无法直接做为线程函数,可以考虑用Static成员函数做线程函数.

posted @ 2014-01-01 16:58  yuanqi  阅读(168)  评论(0编辑  收藏  举报