C++ static详解

static详解

static 作为关键字出现在C++语言当中,其运用比较复杂,其修饰全局变量,局部变量,类成员变量,类成员函数等都有不同释义,下面为大家详细描述一下.

一 static概述

static 从笼统意义的理解上,可以理解为 被此关键字修饰过的函数或变量,即为静态函数或静态变量.
静态变量或函数式在系统编译期,main函数运行前就已经分配内存的.在声明它的程序块,子程序块或函数内部有效,值保持
虽然上面讲了static关键字修饰不同的类型单位会有不同的效果,但其实可以理解为面向过程程序中的static和面向对象程序中的static,
面向过程中的static主要适用于普通变量和函数.
面向对象中的static主要适用于类中的成员变量和成员函数.

二 static用法详解

面向过程中的static

静态全局变量

在全局变量之前,加上关键字static,就可以定义该变量为静态全局变量.
例:

#include 
static int Temp = 10;
void Test();
int main()
{
	printf("Temp is %d\n", Temp);//输出:10
	Test();//输出:10
	printf("Temp is %d\n", Temp);//输出:11
	return 0;
}
void Test()
{
	Temp++;
}

局部变量之前加上static,可以指定该局部变量为静态局部变量

代码中主要有一下几个特点
01.在全局数据中的变量如果没有显示的初始化会自动被程序初始化为0(这个特性非静态全局变量也有),而在函数体内声明的变量如果不显示初始化则会使一个随机值.
02.静态全局变量在声明它的整个文件中都是课件的,而在文件之外是不可见的,这点区别于全局变量.
03.静态全局变量在全局数据区分配内存
04.其他文件中可以定义同名int型变量Temp,不会冲突,各取各的值.
有一定C++语言功底的朋友可能看出,上面的示例代码 其实如果将Temp的static去掉,程序也可以正常执行.但是请注意以下区别.
01.全局变量时不显示调用static关键字修饰的变量,全局变量默认是有外部连接性的,其作用域是整个工程,在一个文件内定义的全局变量可以通过,包含其所在头文件或显示调用 extern关键字修饰全局变量的变量名声明来引用.
02.静态全局变量是显示调用static修饰的全局变量,其作用域只在声明此变量的文件中,其他文件即使使用extern关键字修饰其声明也不可使用.
03.关于第二点,其描述是C++标准,但是有些编译器会不执行次标准特意对其进行优化,目前亲测的vs2012与g++都不支持这个标准...个人表示也是醉了

静态局部变量

在局部变量之前加上static,可以指定该局部变量为静态局部变量

#include 
void Test();
int main()
{
	for(int i=0; i<5; i++)
	{
		Test();
	}
	return 0;
}
void Test()
{
	static Temp = 10;
	printf("Temp is %d\n", Temp);
	Temp++;
}

以上程序输出为:

10
11
12
13
14
通常,在一个函数作用域内定义一个变量,每次运行到该函数时,系统会给局部变量分配内存,当函数结束时,该变量的内存会被系统回收至栈内存当中,局部变量也会消散.
但是如果改局部变量被声明为static 静态局部变量时,则该变量的生命周期不受到该函数的作用域限制,也就是说即使函数运行结束,系统仍然会保留该静态变量的内存,不会回收,它始终驻留在全局数据区当中,直到整个进程程序运行结束时,其内存才会被回收.
静态局部变量有以下特点:
01.其内存存放在 程序的全局数据区中,
02.静态局部变量在程序执行到该对象声明时,会被首次初始化.其后运行到该对象的声明时,不会再次初始化,这也是为什么上面程序测试函数每次输出的值都是递增的原因.
03.如果静态局部变量没有被显示初始化,则其值会自动被系统初始化为0.

04.局部静态变量 不能被其作用域之外的其他模块调用,其调用范围仅限于声明该变量的函数作用域当中.

静态函数

在函数的返回类型前加上关键字static,可以将此函数声明为静态函数.静态函数与普通函数不同,其作用域只在声明它的文件当中.其他文件可以定义同名的全局函数,而不冲突.
想要在其他文件调用静态函数 需要显示的调用extern关键字修饰其声明.否则编译器会link error.

#include
static void Test();
int main()
{
	Test();
	return 0;
}
void Test()
{
	printf("Is Static Fun\n");
}

总结定义静态函数的好处:

01.其他文件可以定义同名函数
02.静态函数不会被其他文件所引用,其作用域只在当前声明他的文件中.

面向对象中的static

静态数据成员

在类内的数据成员声明前加上关键字static,则该成员将会被声明为静态数据成员.

#include 
class TempClass
{
public:
	TempClass(int a, int b, int c);
	void Show();
private:
	int a,b,c;
	static int T;
}
int TempClass::T = 0;//初始化静态数据成员
TempClass::TempClass(int a, int b, int c)
{
	this->a = a;
	this->b = b;
	this->c = c;
	T = a + b + c;
}
void TempClass::Show()
{
	printf("T is %d\n", T);
}
int main()
{
	TempClass ClassA(1,1,1);
	ClassA.Show();//输出1+1+1 = 3;
	TempClass ClassB(3,3,3);
	ClassB.Show();//输出3+3+3 = 9;
	ClassA.Show();//输出9
	return 0;
}

从上面的测试代码可以看出 静态数据成员的特点:

01.静态数据成员的服务对象并非是单个类实例化的对象,而是所有类实例化的对象(这点可以用于设计模式中的单例模式实现).
02.静态数据成员必须显示的初始化分配内存,在其包含类没有任何实例花之前,其已经有内存分配.
03.静态数据成员与其他成员一样,遵从public,protected,private的访问规则.
04.静态数据成员内存存储在全局数据区,只随着进程的消亡而消亡.


静态数据成员与全局变量相比的优势:
01.静态数据成员不进入程序全局名字空间,不会与其他全局名称的同名同类型变量冲突.
02.静态数据成员可以实现C++的封装特性,由于其遵守类的访问权限规则.所以相比全局变量更加灵活.

静态成员函数

在类的成员函数返回类型之前添加static,即可声明此成员函数为静态成员函数.

#include 


class TempClass
{
public:
	TempClass(int a, int b, int c);
	static void Show();
private:
	int a,b,c;
	static int T;
}
int TempClass::T = 0;	//初始化静态数据成员
TempClass::TempClass(int a, int b, int c)
{
	this->a = a;
	this->b = b;
	this->c = c;
	T = a + b + c;
}
void TempClass::Show()
{
	printf("T is %d\n", T);
}
int main()
{
	TempClass ClassA(1,1,1);
	ClassA.Show();
	TempClass ClassB(3,3,3);
	ClassB.Show();
	
	TempClass::Show();	//注意此处的调用方式.
	return 0;
}

从上面的示例代码中可以看出 静态局部函数的特点如下:

01.静态成员函数比普通成员函数多了一种调用方式.
02.静态成员函数为整个类服务,而不是具体的一个类的实例服务.(这句话可能比较绕口,可以理解为在没有任何实例化的类对象的条件下调用类方法,详见上面代码注释处.)
03.静态成员函数中没有隐含的this指针,所以静态成员函数不可以操作类中的非静态成员.


ps:关于this指针的深入解释
在C++中,普通的成员函数一般都隐含了一个this指针,例如调用函数Fun(),实际上是this->Fun().

静态成员函数中没有这样的this指针,所以静态成员函数不能操作类中的非静态成员函数.否则编译器会报错.

三 注意事项

01.静态数据成员都是静态存储的,所以必须在main函数之前显示的对其进行初始化.
02.静态成员初始化与一般成员的初始化不同.
03.不能再头文件中声明静态全局变量,这点在简单的测试代码中无法体现,只有在多文件同时包含,引用和操作时候才会显露出来.其结果可能是产生了多个同名的静态数据.一旦出现这种问题,是非常难以查找和排除的.
04.不能将静态成员函数定义为虚函数.
05.静态成员函数没有this指针.
06.static缩短了子类对父类静态成员访问的时间,相对来说节省了内存空间
07.关于06条的补充,如果不想在子类中操作父类的静态成员,则可以在子类中定义一个同名的static成员.这样既可覆盖父类中的静态成员.并且根据C++的多态性变量命名规则.这样做是安全的.
08.静态成员声明在类中,操作在其外部,所以对其取地址操作就跟取普通成员的操作略有不同.静态变量地址是指向其数据类型的指针,函数地址则是一个类型为nonmember的函数指针.