C++ static剖析

一、c/c++共有:

  1. 修饰全局变量时,表明一个全局变量只对定义在同一文件中的函数可见。
  2. 修饰局部变量时,表明该变量的值不会因为函数终止而丢失。
  3. 修饰函数时,表明该函数只在同一文件中调用。
1、全局静态变量:

用法:在全局变量前加上关键字static,全局变量就定义成一个全局静态变量。 static int temp;

内存中的位置:静态存储区,在整个程序运行期间一直存在。

初始化:未经初始化的全局静态变量会被自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显式初始化);

作用域:全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的,准确地说是从定义之处开始,到文件结尾。

2、局部静态变量:

在局部变量之前加上关键字static,局部变量就成为一个局部静态变量。

内存中的位置:静态存储区

初始化:未经初始化的全局静态变量会被自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显式初始化);

作用域:作用域仍为局部作用域,当定义它的函数或者语句块结束的时候,作用域结束。但是当局部静态变量离开作用域后,并没有销毁,而是仍然驻留在内存当中,只不过我们不能再对它进行访问,直到该函数再次被调用,并且值不变;

3、静态函数:

在函数返回类型前加关键字static,函数就定义成静态函数。函数的定义和生命在默认情况下都是extern的,但静态函数只是在声明他的文件当中可见,不能被其他文件所用;

二、c++独有:

  1. 修饰类的数据成员,表明对该类所有对象这个数据成员都只有一个实例。即该实例归 所有对象共有。
  2. 用static修饰不访问非静态数据成员的类成员函数。这意味着一个静态成员函数只能访问它的参数、类的静态数据成员和全局变量
1、类的静态成员:
 class A{
  private:
    static int val;
  };

在cpp中必须对他进行初始化,初始化时使用作用域运算符来标明他所属类,其属于该类的所有成员共有,只有一个拷贝;

2、类的静态成员函数:
  class A{
  private:
    static int func(int x);
  };

实现的时候也不需要static的修饰,因为static是声明性关键字;类的静态函数是该类的范畴内的全局函数,不能访问类的私有成员,只能访问类的静态成员,不需要类的实例即可调用;实际上,他就是增加了类的访问权限的全局函数;

3、只在cpp内有效的全局变量:

在cpp文件的全局范围内声明:

  static int val = 0;

这个变量的含义是该cpp内有效,但是其他的cpp文件不能访问这个变量;如果有两个cpp文件声明了同名的全局静态变量,那么他们实际上是独立的两个变量;

4、只在cpp内有效的全局函数:

函数的实现使用static修饰,那么这个函数只可在本cpp内使用,不会同其他cpp中的同名函数引起冲突;

warning:不要再头文件中声明static的全局函数,不要在cpp内声明非static的全局函数,如果你要在多个cpp中复用该函数,就把它的声明提到头文件里去,否则cpp内部声明需加上static修饰;

深究:
(1)在头文件把一个变量申明为static变量,那么引用该头文件的源文件能够访问到该变量吗。

答:可以。声明static变量一般是为了在本cpp文件中的static变量不能被其他的cpp文件引用,但是对于头文件,因为cpp文件中包含了头文件,故相当于该static变量在本cpp文件中也可以被见到。当多个cpp文件包含该头文件中,这个static变量将在各个cpp文件中将是独立的,彼此修改不会对相互有影响。

(2)为什么静态成员函数不能申明为const

答:这是C++的规则,const修饰符用于表示函数不能修改成员变量的值,该函数必须是含有this指针的类成员函数,函数调用方式为thiscall,而类中的static函数本质上是全局函数,调用规约是__cdecl或__stdcall,不能用const来修饰它。一个静态成员函数访问的值是其参数、静态数据成员和全局变量,而这些数据都不是对象状态的一部分。而对成员函数中使用关键字const是表明:函数不会修改该函数访问的目标对象的数据成员。既然一个静态成员函数根本不访问非静态数据成员,那么就没必要使用const了

(3)为什么不能在类的内部定义以及初始化static成员变量,而必须要放到类的外部定义

答:因为静态成员属于整个类,而不属于某个对象,如果在类内初始化,会导致每个对象都包含该静态成员,这是矛盾的。参考两篇博客:

(4) static关键字为什么只能出现在类内部的声明语句中,而不能重复出现在类外的定义中。

答:这两篇博客解释了一下。总的来说就是:如果类外定义函数时在函数名前加了static,因为作用域的限制,就只能在当前cpp里用,类本来就是为了给程序里各种地方用的,其他地方使用类是包含类的头文件,而无法包含类的源文件。

(5)为什么常量静态成员数据的初始化可以放在类内(注意:只有静态常量整型数据成员才可以在类中初始化)

答:是否可以这样理解: static数据成员在类外定义和初始化是为了保证只被定义和初始化一次,这样编译器就不必考虑类的函数里面第一个对static变量的’=’操作是赋值还是初始化了。 static const int可以在类里面初始化,是因为它既然是const的,那程序就不会再去试图初始化了。

(6)为什么静态成员函数只能访问静态成员变量。

答:

  1. 静态成员函数只属于类本身,随着类的加载而存在,不属于任何对象,是独立存在的
  2. 非静态成员当且仅当实例化对象之后才存在,静态成员函数产生在前,非静态成员函数产生在后,故不能访问
  3. 内部访问静态成员用self::,而访问非静态成员要用this指针,静态成员函数没有this指针,故不能访问。

(7)静态成员函数与非静态成员函数的区别

答:根本区别:静态成员函数不存在this指针,不能访问非静态成员变量。

(8)为什么要用得静态成员变量和静态成员函数

答:为了实现共享。因为静态成员函数和静态成员变量属于类,不属于类的实体,这样可以被多个对象所共享

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