c++中的static详解

C语言中的static关键字有三种用途：

1.静态局部变量：用于函数体的内部修饰变量，这种变量的生存期长于该函数。

int f()
{
static int i = 1; // note:1
	//int i = 1;  // note:2
i+=1;
return i;
}

要明白这个用法，我们首先要了解c/c++的内存分布，以及static所在的区间。

对于一个完整的程序，在内存中分布情况如下：

1.栈区：由编译器自动分配释放，像局部变量，函数参数，都是在栈区。会随着作用于退出而释放空间。

2.堆区：程序员分配并释放的区域，像malloc（c），new（c++）

3.全局数据区（静态区）：全局变量与静态变量的存储是放在一起的，初始化的全局变量与静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束释放。

4.代码区。

所以上面note:1的static是在全局数据区分配的,那么它存在的意思是什么？又是什么时候初始化的呢？

首先回答第一个问题：他存在的意义就是随着低一次函数的调用而初始化，却不随着函数的调用结束而销毁（如果把以上的note:1换成note:2,那么i就是在栈区分配了，会随着foo的调用结束而释放）。
那么第二个问题就浮出水面了，他是在第一次调用进入note：1的时候初始化，且只会初始化一次，也就是第二次调用否f（）的时候不会继续初始化，而会直接跳过。

那么他跟定义一个全局变量有什么区别呢，同样是初始化一次，连续调用f（）的结果是一样的，但是，使用全局变量的话，变量就不属于函数的本身，不再仅受函数的控制了，给程序的维护带来不便。

静态局部变量刚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。

总结一下，静态局部变量的特点（与note：2中的局部变量进行对比）

（1）.该变量在全局数据区分配内存（局部变量在栈区分配内存）

（2）.静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时会被首次初始化，即以后的函数调用不在进行初始化（局部变量每次函数调用都会被初始化）

（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（局部变量不会被初始化）

（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，也就是不能在函数体外边使用它（局部变量在栈区，在函数结束后立即释放内存）

2.静态全局变量：定义在函数体外，用于修饰全局变量，表示该变量只在本文件可见。

static int i = 1;  //note:3
//int i = 1;  //note:4
 
 
int foo()
{
	i += 1;
	return i;
}

note3与note4有什么差异呢？你调用几次foo（），他们的结果都是一样的，也就是说在本文件内调用它们是完全相同的。那么区别在哪里？

文件隔离！

假设有一个文件a.c，我们在新建一个b.c，内容如下：

//file a.c
 
//static int n = 15;  //note:5
int n = 15;  //note:6
 
//file b.c
#include 
 
extern int n;
 
void fn()
{
	n++;
	printf("after: %d\n",n);
}
 
 
void main()
{
	printf("before: %d\n",n);
	fn();
}

我们先使用note:6,也就是非静态全局变量，发现输出为:
before: 15
after: 16

也就是我们的b.c通过extern使用了a.c定义的全局变量。
那么我们改成使用note:5,也就是使用静态全局变量呢？

gcc a.c b.c -o output.out

会出现类似undeference to "n"的报错，它是找不到n的，因为static进行了文件隔离，你是没办法访问a.c定义的静态全局变量的，当然你用 #include “a.c”,那就不一样了。

以上我们就可以得出静态全局变量的特点：
静态全局变量不能被其它文件所用(全局变量可以);
其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突(自然了，因为static隔离了文件，其它文件使用相同的名字的变量，也跟它没关系了);

3.静态函数：准确的说，静态函数跟静态全局变量的作用类似：

//file a.c
#include 
 
 
void fn()
{
	printf("this is non-static func in a");
}
 
 
//file b.c
#include 
 
 
extern void fn();  //我们用extern声明其他文件的fn(),供本文件使用。
 
 
void main()
{
	fn();
}

可以正常输出：this is non-static func in a。
当给void fn()加上static的关键字之后呢？ undefined reference to “fn”.

所以，静态函数的好处跟静态全局变量的好处就类似了：
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;

上面一共说了三种用法，为什么说准确来说是两种呢？
1.一种是修饰变量，一种是修饰函数，所以说是两种（这种解释不多）。
2.静态全局变量和修饰静态函数的作用是一样的，一般合并为一种。（这是比较多的分法）。

总的来说：c语言中的static中的两种用法，一种是文件隔离：就是static修饰的变量或者函数不能在别的文件用extern修饰然后调用，可以靠引用.h文件来引用。另外一种就是：用它修饰的函数局部变量只能在函数内被改变，但是生命期贯穿整个程序。

C++ 语言的 static 关键字有两种用途：

当然c中的两种用法也可以用在c++中，此外在c++中还有两种用法：

1.静态数据函数：用于修饰class的数据成员，即所谓的静态成员，这种数据成员的生存期大于class的对象（实体instance）。静态数据成员是每个class都有一份，普通数据成员是每个class有一份，普通数据成员是每个instance有一份，因此静态数据成员也叫作类变量，而普通数据成员也叫作实例变量。

#include
 
 
using namespace std;
 
 
class Rectangle
{
private:
	int m_w,m_h;
	static int s_sum;
	
public:
	Rectangle(int w,int h)
	{
		this->m_w = w;
		this->m_h = h;
		s_sum += (this->m_w * this->m_h);
	}
 
 
	void GetSum()
	{
		cout<<"sum = "<<s_sum<<endl;
	}
 
 
};
 
 
int Rectangle::s_sum = 0;  //初始化
 
 
 
 
int main()
{
	cout<<"sizeof(Rectangle)="<<sizeof(Rectangle)<<endl;
	Rectangle *rect1 = new Rectangle(3,4);
	rect1->GetSum();
	cout<<"sizeof(rect1)="<<sizeof(*rect1)<<endl;
	Rectangle rect2(2,3);
	rect2.GetSum();
	cout<<"sizeof(rect2)="<<sizeof(rect2)<<endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

结果如下：

由图可知：sizeof(Rectangle)=8bytes=sizeof(m_w)+sizeof(m_h)。也就是说 static 并不占用Rectangle的内存空间。
那么static在哪里分配内存的呢？是的，全局数据区(静态区)。
再看看GetSum()，
第一次
12=34
第二次
18=12+23
。由此可得，static只会被初始化一次，于实例无关。

结论：

对于非静态数据成员，每个类对象（实例）都有自己的拷贝，而静态数据成员被当作是类的成员，由该类型的所有对象共享访问，对该类多个对象来说，静态数据成员只分配一次内存。静态数据成员存储在全局数据区，静态数据成员定义是要分配空间，所以不能在类声明中定义。

也就是说，你每new一个Rectangle，并不会为static int s_sum的构建一份内存拷贝，它是不管你new了多少Rectangle的实例，因为它只与类Rectangle挂钩，而跟你每一个Rectangle的对象没关系。

2.静态成员函数：用于修饰class的成员函数

我们对上面的例子稍加改动：

#include
 
 
using namespace std;
 
 
class Rectangle
{
private:
	int m_w,m_h;
	static int s_sum;
	
public:
	Rectangle(int w,int h)
	{
		this->m_w = w;
		this->m_h = h;
		s_sum += (this->m_w * this->m_h);
	}
 
 
	static void GetSum()  //这里加上static
	{
		cout<<"sum = "<<s_sum<<endl;
	}
 
 
};
 
 
int Rectangle::s_sum = 0;  //初始化
 
 
 
 
int main()
{
	cout<<"sizeof(Rectangle)="<<sizeof(Rectangle)<<endl;
	Rectangle *rect1 = new Rectangle(3,4);
	rect1->GetSum();
	cout<<"sizeof(rect1)="<<sizeof(*rect1)<<endl;
	Rectangle rect2(2,3);
	rect2.GetSum();  //可以用对象名.函数名访问
	cout<<"sizeof(rect2)="<<sizeof(rect2)<<endl;
	Rectangle::GetSum();  //也可以可以用类名::函数名访问
 
 
	system("pause");
	return 0;
}

上面注释可见:对GetSum()加上static，使它变成一个静态成员函数，可以用类名::函数名进行访问。

那么静态成员函数有什么特点呢？

1.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。

2.非静态成员函数可以任意的访问静态成员函数和静态数据成员。

3.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。

4.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，也可以使用类名：：函数名调用（因为他本身属于类，用类名调用很正常）

前三点其实是一点：静态成员函数不能访问非静态(包括成员函数和数据成员)，但是非静态可以访问静态，有点晕吗？没关系，我给你个解释，
因为静态是属于类的，它是不知道你创建了10个还是100个对象，所以它对你对象的函数或者数据是一无所知的，所以它没办法调用，而反过来，你创建的对象是对类一清二楚的(不然你怎么从它那里实例化呢)，所以你是可以调用类函数和类成员的，就像不管GetSum是不是static，都可以调用static的s_sum一样。