C++中static 用法总结

C++中static 用法总结

惨痛教训:

假设在test.h中定义了一个static bool g_test=false;

若test1.c和test2.c都包含test.h,则test1.c和test2.c分别生成两份g_test,在test1.c 中置g_test=true,而test2.c中仍然为false并未改变!

一、c程序存储空间布局

C程序一直由下列部分组成:

      1)正文段——CPU执行的机器指令部分;一个程序只有一个副本;只读,防止程序由于意外事故而修改自身指令;
      2)初始化数据段(数据段)——在程序中所有赋了初值的全局变量,存放在这里。
      3)非初始化数据段(bss段)——在程序中没有初始化的全局变量;内核将此段初始化为0。
      4)栈——增长方向:自顶向下增长;自动变量以及每次函数调用时所需要保存的信息(返回地址;环境信息)。
      5)堆——动态存储分。

|-----------|
|           |
|-----------|
|    栈     | 
|-----------|
|    |      |
|   |/      |
|           |
|           |
|   /|      |
|    |      |
|-----------|
|    堆     |
|-----------|
| 未初始化  |
|-----------|
|   初始化  |
|-----------|
|  正文段   |
|-----------|


二、 面向过程程序设计中的static

1. 全局静态变量

   在全局变量之前加上关键字static,全局变量就被定义成为一个全局静态变量。

   1)内存中的位置:静态存储区(静态存储区在整个程序运行期间都存在)

   2)初始化:未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显示初始化)

   3)作用域:全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的。准确地讲从定义之处开始到文件结尾。


看下面关于作用域的程序:
//teststatic1.c
void display();
extern int n;
int main()
{
  n = 20;
  printf("%dn",n);
  display();
  return 0;
}
 
//teststatic2.c
static int n;   //定义全局静态变量,自动初始化为0,仅在本文件中可见
void display()
{
  n++;
  printf("%dn",n);
}
 

文件分别编译通过,但link的时候teststatic2.c中的变量n找不到定义,产生错误。
 
定义全局静态变量的好处:

<1>不会被其他文件所访问,修改

<2>其他文件中可以使用相同名字的变量,不会发生冲突。

2. 局部静态变量

  在局部变量之前加上关键字static,局部变量就被定义成为一个局部静态变量。

  1)内存中的位置:静态存储区

  2)初始化:未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显示初始化)

  3)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,作用域随之结束。

  注:当static用来修饰局部变量的时候,它就改变了局部变量的存储位置,从原来的栈中存放改为静态存储区。但是局部静态变量在离开作用域之后,并没有被销毁,而是仍然驻留在内存当中,直到程序结束,只不过我们不能再对他进行访问。

      当static用来修饰全局变量的时候,它就改变了全局变量的作用域(在声明他的文件之外是不可见的),但是没有改变它的存放位置,还是在静态存储区中。

3. 静态函数

  在函数的返回类型前加上关键字static,函数就被定义成为静态函数。

  函数的定义和声明默认情况下是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。

  例如:
//teststatic1.c
void display();
static void staticdis();
int main()
{
  display();
  staticdis();
  renturn 0;
}
 
//teststatic2.c
void display()
{
  staticdis();
  printf("display() has been called n");
}
 
static void staticdis()
{
  printf("staticDis() has been calledn");
}
 
文件分别编译通过,但是teststatic1.c连接的时候找不到函数staticdis()的定义,产生错误。
 实际上编译也未过,vc2003报告teststatic1.c中静态函数staticdis已声明但未定义 ;by imjacob
定义静态函数的好处:

<1> 其他文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突

<2> 静态函数不能被其他文件所用。
 
存储说明符auto,register,extern,static,对应两种存储期:自动存储期和静态存储期。
 
auto和register对应自动存储期。具有自动存储期的变量在进入声明该变量的程序块时被建立,它在该程序块活动时存在,退出该程序块时撤销。

关键字extern和static用来说明具有静态存储期的变量和函数。用static声明的局部变量具有静态存储持续期(static storage duration),或静态范围(static extent)。虽然他的值在函数调用之间保持有效,但是其名字的可视性仍限制在其局部域内。静态局部对象在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化。

由于static变量的以上特性,可实现一些特定功能。

1. 统计次数功能

声明函数的一个局部变量,并设为static类型,作为一个计数器,这样函数每次被调用的时候就可以进行计数。这是统计函数被调用次数的最好的办法,因为这个变量是和函数息息相关的,而函数可能在多个不同的地方被调用,所以从调用者的角度来统计比较困难。代码如下:
 
void count();
int main()
{
 int i;
 for (i = 1; i <= 3; i++)
  count();
  return 0;
}
void count()
{
 static num = 0;
 num++;
 printf(" I have been called %d",num,"timesn");
}

输出结果为:
I have been called 1 times.
I have been called 2 times.
I have been called 3 times.


C++中的static关键字的总结

  C++的static有两种用法:面向过程程序设计中的static和面向对象程序设计中的static。前者应用于普通变量和函数,不涉及类;后者主要说明static在类中的作用。

1.面向过程设计中的static
1.1静态全局变量

在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下: 
//Example 1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
{
   n=20;
   cout<<n<<endl;
   fn();
}

void fn()
{
   n++;
   cout<<n<<endl;
}
静态全局变量有以下特点: 
• 该变量在全局数据区分配内存; 
• 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化); 
• 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的; 

静态变量都在全局数据区分配内存,包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下图:  
代码区
全局数据区
堆区
栈区
一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现,Example 1中的代码中将 “static int n; //定义静态全局变量”改为“int n; //定义全局变量”。程序照样正常运行。的确,定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享,但定义静态全局变量还有以下好处: 
• 静态全局变量不能被其它文件所用; 
• 其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突;

您可以将上述示例代码改为如下:
//Example 2
//File1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
{
   n=20;
   cout<<n<<endl;
   fn();
}

//File2
#include <iostream.h>
extern int n;
void fn()
{
   n++;
   cout<<n<<endl;
}
编译并运行Example 2,您就会发现上述代码可以分别通过编译,但运行时出现错误。试着将 “static int n; //定义静态全局变量”改为 “int n; //定义全局变量”
再次编译运行程序,细心体会“全局变量”和"静态全局变量"的区别。

1.2.静态局部变量
在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。 我们先举一个静态局部变量的例子,如下: 
//Example 3
#include <iostream.h>
void fn();
void main()
{
   fn();
   fn();
   fn();
}
void fn()
{
   static n=10;
   cout<<n<<endl;
   n++;
}
通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。
静态局部变量正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。 
静态局部变量有以下特点:
• 该变量在全局数据区分配内存; 
• 静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化,即以后的函数调用不再进行初始化; 
• 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; 
• 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,当定义它的函数或语句块结束时,其作用域随之结束;

1.3静态函数
  在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同,它只能在声明它的文件当中可见,不能被其它文件使用。
静态函数的例子: 
//Example 4
#include <iostream.h>
static void fn();//声明静态函数
void main()
{
   fn();
}
void fn()//定义静态函数
{
   int n=10;
   cout<<n<<endl;
}
定义静态函数的好处: 
• 静态函数不能被其它文件所用; 
• 其它文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突;

 


二、面向对象的static关键字(类中的static关键字)
2.1静态数据成员
在类内数据成员的声明前加上关键字static,该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。 
//Example 5
#include <iostream.h>
class Myclass
{
public:
   Myclass(int a,int b,int c);
   void GetSum();
private:
   int a,b,c;
   static int Sum;//声明静态数据成员
};
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员

Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
{
   this->a=a;
   this->b=b;
   this->c=c;
   Sum+=a+b+c;
}

void Myclass::GetSum()
{
   cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
}

void main()
{
   Myclass M(1,2,3);
   M.GetSum();
   Myclass N(4,5,6);
   N.GetSum();
   M.GetSum();

}
可以看出,静态数据成员有以下特点: 
• 对于非静态数据成员,每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个,静态数据成员在程序中也只有一份拷贝,由该类型的所有对象共享访问。也就是说,静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说,静态数据成员只分配一次内存,供所有对象共用。所以,静态数据成员的值对每个对象都是一样的,它的值可以更新; 
• 静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间,所以不能在类声明中定义。在Example 5中,语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员; 
• 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则; 
• 因为静态数据成员在全局数据区分配内存,属于本类的所有对象共享,所以,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时其作用域就可见,即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它; 
• 静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式为:
<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值> 
• 类的静态数据成员有两种访问形式:
<类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名>
如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员),可在程序中,按上述格式来引用静态数据成员 ; 
• 静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类,每个实例的利息都是相同的。所以,应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处,第一,不管定义多少个存款类对象,利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存,所以节省存储空间。第二,一旦利息需要改变时,只要改变一次,则所有存款类对象的利息全改变过来了; 
• 同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势: 
1. 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间,因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性; 
2. 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员,而全局变量不能;

2.2静态成员函数 
  与静态数据成员一样,我们也可以创建一个静态成员函数,它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样,都是类的内部实现,属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针,this指针指向类的对象本身,因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下,this是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比,静态成员函数由于不是与任何的对象相联系,因此它不具有this指针。从这个意义上讲,它无法访问属于类对象的非静态数据成员,也无法访问非静态成员函数,它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。 
//Example 6
#include <iostream.h>
class Myclass
{
public:
   Myclass(int a,int b,int c);
   static void GetSum();/声明静态成员函数
private:
   int a,b,c;
   static int Sum;//声明静态数据成员
};
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员

Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
{
   this->a=a;
   this->b=b;
   this->c=c;
   Sum+=a+b+c; //非静态成员函数可以访问静态数据成员
}

void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现
{
  // cout<<a<<endl; //错误代码,a是非静态数据成员
   cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
}

void main()
{
   Myclass M(1,2,3);
   M.GetSum();
   Myclass N(4,5,6);
   N.GetSum();
   Myclass::GetSum();
}
关于静态成员函数,可以总结为以下几点: 
• 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static; 
• 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; 
• 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员; 
• 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; 
• 由于没有this指针的额外开销,因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长; 
• 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,也可以直接使用如下格式:
<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>)
调用类的静态成员函数。

 本文转自vckbase,作者:韩耀旭


你可能感兴趣的:(C++中static 用法总结)