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理解C++中static關(guān)鍵字

C++的static有兩種用法：面向過程程序設(shè)計中的static和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的static。前者應(yīng)用于普通變量和函數(shù)，不涉及類；后者主要說明static在類中的作用。

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一、面向過程設(shè)計中的static

1、靜態(tài)全局變量

在全局變量前，加上關(guān)鍵字static，該變量就被定義成為一個靜態(tài)全局變量。我們先舉一個靜態(tài)全局變量的例子，如下：

 
 
    
  
  
  1. //Example 1  
    2. 
  
  
  2. ＃i nclude   
    3. 
  
  
  3. void fn();  
    4. 
  
  
  4. static int n; //定義靜態(tài)全局變量  
    5. 
  
  
  5. void main()  
    6. 
  
  
  6. {  
    7. 
  
  
  7. n=20;  
    8. 
  
  
  8. cout<
  
  
  9. fn();  
    10. 
  
  
  10. }  
    11. 
  
  
  11.  
    12. 
  
  
  12. void fn()  
    13. 
  
  
  13. {  
    14. 
  
  
  14. n++;  
    15. 
  
  
  15. cout<
  
  
  16. } 
    17.

靜態(tài)全局變量有以下特點： 

  •  該變量在全局數(shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存；
  •  未經(jīng)初始化的靜態(tài)全局變量會被程序自動初始化為0（自動變量的值是隨機的，除非它被顯式初始化）；
  •  靜態(tài)全局變量在聲明它的整個文件都是可見的，而在文件之外是不可見的；　

靜態(tài)變量都在全局數(shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存，包括后面將要提到的靜態(tài)局部變量。

一般程序的由new產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)存放在堆區(qū)，函數(shù)內(nèi)部的自動變量存放在棧區(qū)。自動變量一般會隨著函數(shù)的退出而釋放空間，靜態(tài)數(shù)據(jù)（即使是函數(shù) 內(nèi)部的靜態(tài)局部變量）也存放在全局數(shù)據(jù)區(qū)。全局數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)并不會因為函數(shù)的退出而釋放空間。細心的讀者可能會發(fā)現(xiàn)，Example 1中的代碼中將

 
 
    
  
  
  1. static int n; //定義靜態(tài)全局變量  
    2. 
  
  
  2. 改為   
    3. 
  
  
  3. int n; //定義全局變量 
    4.

程序照樣正常運行。

的確，定義全局變量就可以實現(xiàn)變量在文件中的共享，但定義靜態(tài)全局變量還有以下好處：

  •  靜態(tài)全局變量不能被其它文件所用；
  •  其它文件中可以定義相同名字的變量，不會發(fā)生沖突；

您可以將上述示例代碼改為如下：

 
 
    
  
  
  1. //Example 2  
    2. 
  
  
  2. //File1  
    3. 
  
  
  3. ＃i nclude   
    4. 
  
  
  4. void fn();  
    5. 
  
  
  5. static int n; //定義靜態(tài)全局變量  
    6. 
  
  
  6. void main()  
    7. 
  
  
  7. {  
    8. 
  
  
  8. n=20;  
    9. 
  
  
  9. cout<
  
  
  10. fn();  
    11. 
  
  
  11. }  
    12. 
  
  
  12. //File2  
    13. 
  
  
  13. ＃i nclude   
    14. 
  
  
  14. extern int n;  
    15. 
  
  
  15. void fn()  
    16. 
  
  
  16. {  
    17. 
  
  
  17. n++;  
    18. 
  
  
  18. cout<
  
  
  19. } 
    20.

編譯并運行Example 2，您就會發(fā)現(xiàn)上述代碼可以分別通過編譯，但運行時出現(xiàn)錯誤。試著將

 
 
    
  
  
  1. static int n; //定義靜態(tài)全局變量  
    2. 
  
  
  2. 改為   
    3. 
  
  
  3. int n; //定義全局變量 
    4.

再次編譯運行程序，細心體會全局變量和靜態(tài)全局變量的區(qū)別。

2、靜態(tài)局部變量

在局部變量前，加上關(guān)鍵字static，該變量就被定義成為一個靜態(tài)局部變量。我們先舉一個靜態(tài)局部變量的例子，如下：

 
 
    
  
  
  1. //Example 3  
    2. 
  
  
  2. ＃i nclude   
    3. 
  
  
  3. void fn();  
    4. 
  
  
  4. void main()  
    5. 
  
  
  5. {  
    6. 
  
  
  6. fn();  
    7. 
  
  
  7. fn();  
    8. 
  
  
  8. fn();  
    9. 
  
  
  9. }  
    10. 
  
  
  10. void fn()  
    11. 
  
  
  11. {  
    12. 
  
  
  12. static n=10;  
    13. 
  
  
  13. cout<
  
  
  14. n++;  
    15. 
  
  
  15. } 
    16.

通常，在函數(shù)體內(nèi)定義了一個變量，每當程序運行到該語句時都會給該局部變量分配棧內(nèi)存。但隨著程序退出函數(shù)體，系統(tǒng)就會收回棧內(nèi)存，局部變量也相應(yīng)失效。
但有時候我們需要在兩次調(diào)用之間對變量的值進行保存。通常的想法是定義一個全局變量來實現(xiàn)。但這樣一來，變量已經(jīng)不再屬于函數(shù)本身了，不再僅受函數(shù)的控制，給程序的維護帶來不便。

靜態(tài)局部變量有以下特點：

  •  該變量在全局數(shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存；
  •  靜態(tài)局部變量在程序執(zhí)行到該對象的聲明處時被首次初始化，即以后的函數(shù)調(diào)用不再進行初始化；
  •  靜態(tài)局部變量一般在聲明處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程序自動初始化為0；
  •  它始終駐留在全局數(shù)據(jù)區(qū)，直到程序運行結(jié)束。但其作用域為局部作用域，當定義它的函數(shù)或語句塊結(jié)束時，其作用域隨之結(jié)束；

3、靜態(tài)函數(shù)

在函數(shù)的返回類型前加上static關(guān)鍵字,函數(shù)即被定義為靜態(tài)函數(shù)。靜態(tài)函數(shù)與普通函數(shù)不同，它只能在聲明它的文件當中可見，不能被其它文件使用。靜態(tài)函數(shù)只能操作靜態(tài)成員變量（有待商榷。），還可以作為回調(diào)函數(shù)，最重要的是函數(shù)沒有this指針。
靜態(tài)函數(shù)的例子：

 
 
    
  
  
  1. //Example 4  
    2. 
  
  
  2. ＃include   
    3. 
  
  
  3. static void fn();//聲明靜態(tài)函數(shù)  
    4. 
  
  
  4. void main()  
    5. 
  
  
  5. {  
    6. 
  
  
  6. fn();  
    7. 
  
  
  7. }  
    8. 
  
  
  8. void fn()//定義靜態(tài)函數(shù)  
    9. 
  
  
  9. {  
    10. 
  
  
  10. int n=10;  
    11. 
  
  
  11. cout<
  
  
  12. } 
    13.

定義靜態(tài)函數(shù)的好處：

  •  靜態(tài)函數(shù)不能被其它文件所用；
  •  其它文件中可以定義相同名字的函數(shù)，不會發(fā)生沖突；

二、面向?qū)ο蟮膕tatic關(guān)鍵字（類中的static關(guān)鍵字）

1、靜態(tài)數(shù)據(jù)成員

在類內(nèi)數(shù)據(jù)成員的聲明前加上關(guān)鍵字static，該數(shù)據(jù)成員就是類內(nèi)的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。先舉一個靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的例子。

 
 
    
  
  
  1. //Example 5  
    2. 
  
  
  2. ＃include   
    3. 
  
  
  3. class Myclass  
    4. 
  
  
  4. {  
    5. 
  
  
  5. public:  
    6. 
  
  
  6. Myclass(int a,int b,int c);  
    7. 
  
  
  7. void GetSum();  
    8. 
  
  
  8. private:  
    9. 
  
  
  9. int a,b,c;  
    10. 
  
  
  10. static int Sum;//聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)成員  
    11. 
  
  
  11. };  
    12. 
  
  
  12. int Myclass::Sum=0;//定義并初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)成員  
    13. 
  
  
  13. Myclass::Myclass(int a,int b,int c)  
    14. 
  
  
  14. {  
    15. 
  
  
  15. this->a=a;  
    16. 
  
  
  16. this->b=b;  
    17. 
  
  
  17. this->c=c;  
    18. 
  
  
  18. Sum+=a+b+c;  
    19. 
  
  
  19. }  
    20. 
  
  
  20. void Myclass::GetSum()  
    21. 
  
  
  21. {  
    22. 
  
  
  22. cout<<"Sum="<
  
  
  23. }  
    24. 
  
  
  24. void main()  
    25. 
  
  
  25. {  
    26. 
  
  
  26. Myclass M(1,2,3);  
    27. 
  
  
  27. M.GetSum();  
    28. 
  
  
  28. Myclass N(4,5,6);  
    29. 
  
  
  29. N.GetSum();  
    30. 
  
  
  30. M.GetSum();  
    31. 
  
  
  31. } 
    32.

可以看出，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有以下特點：

（1） 對于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，每個類對象都有自己的拷貝。而靜態(tài)數(shù)據(jù)成員被當作是類的成員。無論這個類的對象被定義了多少個，靜態(tài)數(shù) 據(jù)成員在程序中也只有一份拷貝，由該類型的所有對象共享訪問。也就是說，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只分 配一次內(nèi)存，供所有對象共用。所以，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值對每個對象都是一樣的，它的值可以更新；

（2）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員存儲在全局數(shù)據(jù)區(qū)。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員定義時要分配空間，所以不能在類聲明中定義。在Example 5中，語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；

（3） 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和普通數(shù)據(jù)成員一樣遵從public,protected,private訪問規(guī)則；

（4）因為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員在全局數(shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存，屬于本類的所有對象共享，所以，它不屬于特定的類對象，在沒有產(chǎn)生類對象時其作用域就可見，即在沒有產(chǎn)生類的實例時，我們就可以操作它；

（5） 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化與一般數(shù)據(jù)成員初始化不同。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化的格式為：

＜數(shù)據(jù)類型＞＜類名＞::＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞=＜值＞

（6） 類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩種訪問形式：

＜類對象名＞.＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞ 或 ＜類類型名＞::＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞

如果靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的訪問權(quán)限允許的話（即public的成員），可在程序中，按上述格式來引用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 ；

（6） 靜 態(tài)數(shù)據(jù)成員主要用在各個對象都有相同的某項屬性的時候。比如對于一個存款類，每個實例的利息都是相同的。所以，應(yīng)該把利息設(shè)為存款類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。這有 兩個好處，第一，不管定義多少個存款類對象，利息數(shù)據(jù)成員都共享分配在全局數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存，所以節(jié)省存儲空間。第二，一旦利息需要改變時，只要改變一次，則 所有存款類對象的利息全改變過來了；

（7） 同全局變量相比，使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩個優(yōu)勢：

  •  靜態(tài)數(shù)據(jù)成員沒有進入程序的全局名字空間，因此不存在與程序中其它全局名字沖突的可能性；
  •  可以實現(xiàn)信息隱藏。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以是private成員，而全局變量不能；
  • 靜態(tài)成員函數(shù)

與靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣，我們也可以創(chuàng)建一個靜態(tài)成員函數(shù)，它為類的全部服務(wù)而不是為某一個類的具體對象服務(wù)。靜態(tài)成員函數(shù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣，都 是類的內(nèi)部實現(xiàn)，屬于類定義的一部分。普通的成員函數(shù)一般都隱含了一個this指針，this指針指向類的對象本身，因為普通成員函數(shù)總是具體的屬于某個 類的具體對象的。通常情況下，this是缺省的。如函數(shù)fn()實際上是this->fn()。但是與普通函數(shù)相比，靜態(tài)成員函數(shù)由于不是與任何的 對象相聯(lián)系，因此它不具有this指針。從這個意義上講，它無法訪問屬于類對象的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，也無法訪問非靜態(tài)成員函數(shù)，它只能調(diào)用其余的靜態(tài)成員函 數(shù)。下面舉個靜態(tài)成員函數(shù)的例子。

 
 
    
  
  
  1. //Example 6  
    2. 
  
  
  2. ＃include   
    3. 
  
  
  3. class Myclass  
    4. 
  
  
  4. {  
    5. 
  
  
  5. public:  
    6. 
  
  
  6. Myclass(int a,int b,int c);  
    7. 
  
  
  7. static void GetSum();/聲明靜態(tài)成員函數(shù)  
    8. 
  
  
  8. private:  
    9. 
  
  
  9. int a,b,c;  
    10. 
  
  
  10. static int Sum;//聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)成員  
    11. 
  
  
  11. };  
    12. 
  
  
  12. int Myclass::Sum=0;//定義并初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)成員  
    13. 
  
  
  13.  
    14. 
  
  
  14. Myclass::Myclass(int a,int b,int c)  
    15. 
  
  
  15. {  
    16. 
  
  
  16. this->a=a;  
    17. 
  
  
  17. this->b=b;  
    18. 
  
  
  18. this->c=c;  
    19. 
  
  
  19. Sum+=a+b+c; //非靜態(tài)成員函數(shù)可以訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員  
    20. 
  
  
  20. }  
    21. 
  
  
  21.  
    22. 
  
  
  22. void Myclass::GetSum() //靜態(tài)成員函數(shù)的實現(xiàn),注意此處無static  
    23. 
  
  
  23. {  
    24. 
  
  
  24. // cout<
  
  
  25. cout<<"Sum="<
  
  
  26. }  
    27. 
  
  
  27.  
    28. 
  
  
  28. void main()  
    29. 
  
  
  29. {  
    30. 
  
  
  30. Myclass M(1,2,3);  
    31. 
  
  
  31. M.GetSum();  
    32. 
  
  
  32. Myclass N(4,5,6);  
    33. 
  
  
  33. N.GetSum();  
    34. 
  
  
  34. Myclass::GetSum();  
    35. 
  
  
  35. } 
    36.

關(guān)于靜態(tài)成員函數(shù)，可以總結(jié)為以下幾點：

  •  出現(xiàn)在類體外的函數(shù)定義不能指定關(guān)鍵字static；
  •  靜態(tài)成員之間可以相互訪問，包括靜態(tài)成員函數(shù)訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和訪問靜態(tài)成員函數(shù)；
  •  非靜態(tài)成員函數(shù)可以任意地訪問靜態(tài)成員函數(shù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；
  •  靜態(tài)成員函數(shù)不能訪問非靜態(tài)成員函數(shù)和非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；
  •  由于沒有this指針的額外開銷，因此靜態(tài)成員函數(shù)與類的全局函數(shù)相比速度上會有少許的增長；
  •  調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)，可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個類的對象或指向類對象的指針調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)，也可以直接使用如下格式：＜類名＞::＜靜態(tài)成員函數(shù)名＞（＜參數(shù)表＞）調(diào)用類的靜態(tài)成員函數(shù)。

希望通過本文的介紹，能夠給你帶來幫助。


標題名稱：理解C++中static關(guān)鍵字
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