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C++ static詳解,類中的static用法說明

更新時間：2022年07月20日 10:21:52 作者：舒泱

這篇文章主要介紹了C++ static詳解,類中的static用法說明，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

C++static詳解,類中static用法

static特點：用來控制存儲方式和可見性

① 存儲空間：靜態(tài)存儲區(qū)（控制變量的存儲方式）

靜態(tài)變量存儲在靜態(tài)存儲區(qū)（存儲在靜態(tài)存儲區(qū)的變量，如果不顯式地對其進行初始化，系統(tǒng)會將其初始化為0），在程序執(zhí)行期間，對應(yīng)的存儲空間不會釋放，一直到程序結(jié)束才會釋放。

static控制變量的存儲方式體現(xiàn)在局部變量上。局部變量存儲在動態(tài)存儲區(qū)，在局部變量定義前加上static，該局部變量就變成了局部靜態(tài)變量，局部靜態(tài)變量存儲在靜態(tài)存儲區(qū)，即使函數(shù)調(diào)用結(jié)束，它占用的存儲空間也不會釋放，但其他函數(shù)不能引用該局部靜態(tài)變量。當(dāng)下一次調(diào)用該函數(shù)時，不會再次對該局部靜態(tài)變量進行初始化，它的值是上一次函數(shù)調(diào)用結(jié)束時的值。

對全局變量而言，存儲方式?jīng)]有什么改變，因為全局變量和全局靜態(tài)變量都存儲在靜態(tài)存儲區(qū)。

② 作用域：（控制變量、函數(shù)的可見性）

static控制變量的可見性體現(xiàn)在全局靜態(tài)變量和靜態(tài)函數(shù)上。

全局變量默認具有外部鏈接性，作用域是整個工程。使用static關(guān)鍵字可以限制全局變量的作用域，全局靜態(tài)變量的作用域僅限本文件，它對在其他文件不可見，也就是說不能在其他文件中引用該全局靜態(tài)變量，但其他文件中可以定義和它名字相同的變量，不會發(fā)生沖突。

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)的不同在于，它只能在聲明它的文件當(dāng)中可見，不能被其它文件使用，其它文件中可以定義相同名字的函數(shù)，不會發(fā)生沖突。

局部靜態(tài)變量的作用域與局部變量的作用域相同，其作用域都是從定義開始到函數(shù)或程序塊結(jié)束為止。

類中的static關(guān)鍵字

在類中聲明static變量或者函數(shù)時，初始化時使用作用域運算符（::）來標明它所屬類，靜態(tài)成員是類的成員（所有對象中共享的成員），而不是某一個對象的成員。

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。

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。

對于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，每個對象都有自己的拷貝。而靜態(tài)數(shù)據(jù)成員被當(dāng)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)成員只會被分配一次內(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。

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。

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；

② 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)fun()實際上是this->fun()。但是與普通函數(shù)相比，靜態(tài)成員函數(shù)由于不與任何的對象相聯(lián)系，因此它不具有this指針。

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；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)；

什么時候用static？

需要一個數(shù)據(jù)對象為整個類而非某個對象服務(wù)，同時又力求不破壞類的封裝性，即要求此成員隱藏在類的內(nèi)部，對外不可見。

為什么要引入static？

函數(shù)內(nèi)部定義的變量，在程序執(zhí)行到它的定義處時，編譯器為它在棧上分配空間，大家知道，函數(shù)在棧上分配的空間在此函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時會釋放掉，這樣就產(chǎn)生了一個問題：如果想將函數(shù)中此變量的值保存至下一次調(diào)用時，如何實現(xiàn)？最容易想到的方法是定義一個全局的變量，但定義為一個全局變量有許多缺點，最明顯的缺點是破壞了此變量的訪問范圍（使得在此函數(shù)中定義的變量，不僅僅受此函數(shù)控制）。

c++中static總結(jié)

經(jīng)過static修飾的變量，存儲在內(nèi)存的全局靜態(tài)區(qū)。且被static修飾的變量只能在本模塊的所有函數(shù)引用。

內(nèi)存中的存儲區(qū)域如下：

堆區(qū)：是由程序員手動申請（new）與釋放（delete）的內(nèi)存區(qū)域。從低地址向高地址申請；內(nèi)存空間大、存儲地址不連續(xù)，一般是鏈式的；速度較慢。
棧區(qū)：由編譯器自動分配和釋放，主要存儲函數(shù)的參數(shù)值、函數(shù)內(nèi)部的變量的值、函數(shù)調(diào)用的空間。從高地址向低地址申請；容量有限；速度較快；存儲地址連續(xù)，會溢出。
代碼區(qū)：又叫文本段（.text）,存放著程序的機器代碼，可執(zhí)行指令就是存儲在這里的，這里的代碼是只讀的。
全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）：全局變量和靜態(tài)變量是存儲在這里的。初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域（.data），未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域(.bbs)。系統(tǒng)結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。
常量區(qū)：常量字符串放在這里，程序結(jié)束后，由系統(tǒng)進行釋放。

1. 概念

static的用法主要體現(xiàn)在兩個方面：面向過程中的static和面向?qū)ο笾械膕tatic。

面向過程的static主要包括靜態(tài)全局變量、靜態(tài)局部變量和靜態(tài)函數(shù)。

面向?qū)ο蟮膕tatic主要包括靜態(tài)成員變量、靜態(tài)成員函數(shù)。

2. 面向過程的static

2.1 靜態(tài)全局變量

全局變量前添加static關(guān)鍵字，則該變量稱為靜態(tài)全局變量。

#include <iostream>
#include <stdio.h>
?
static int a = 10;
?
void Func()
{
?? ?a++;
}
?
int main()
{
?? ?printf("a = %d\n", a);//輸出:10
?? ?Func();//輸出:10
?? ?printf("a = %d\n", a);//輸出:11
?
?? ?system("pause");
? ? return 0;
}

特點：

1）在全局數(shù)據(jù)中的變量如果沒有顯示的初始化會自動被程序初始化為0(這個特性非靜態(tài)全局變量也有)，而在函數(shù)體內(nèi)聲明的變量如果不顯示初始化則會使一個隨機值；

2）靜態(tài)全局變量在聲明它的整個文件中都是可見的，而在文件之外是不可見的；

3）靜態(tài)全局變量在全局數(shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存；

4）其他文件中可以定義同名int型變量a，不會沖突；

如果將static去掉，具有以下特點：

1）全局變量默認是有外部連接性的,其作用域是整個工程，在一個文件內(nèi)定義的全局變量可以通過包含其所在頭文件或顯示調(diào)用 extern關(guān)鍵字修飾全局變量的變量名聲明來引用；

2）靜態(tài)全局變量是顯示調(diào)用static修飾的全局變量，其作用域只在聲明此變量的文件中，其他文件即使使用extern關(guān)鍵字修飾其聲明也不可使用；

2.2 靜態(tài)局部變量

局部變量前添加static關(guān)鍵字，則該變量稱為靜態(tài)局部變量。

#include <iostream>
#include <stdio.h>
?
void Func()
{
?? ?static int a = 5;
?? ?printf("a = %d\n", a);
?? ?a++;
}
?
int main()
{
?? ?for (int i = 0; i < 5; i++)
?? ?{
?? ??? ?Func(); ?//打印結(jié)果：5 6 7 8 9
?? ?}
?
?? ?system("pause");
? ? return 0;
}

通常，在一個函數(shù)作用域內(nèi)定義一個變量，每次運行到該函數(shù)時，系統(tǒng)會給局部變量分配內(nèi)存。當(dāng)函數(shù)結(jié)束時，該變量的內(nèi)存會被系統(tǒng)回收至棧內(nèi)存當(dāng)中。

特點：

1）內(nèi)存存放在程序的全局數(shù)據(jù)區(qū)中；

2）靜態(tài)局部變量在程序執(zhí)行到該對象聲明時，會被首次初始化。其后運行到該對象的聲明時，不會再次初始化，這也是為什么上面程序測試函數(shù)每次輸出的值都是遞增的原因（只會被初始化一次）；

3）如果靜態(tài)局部變量沒有被顯式初始化，則其值會自動被系統(tǒng)初始化為0；

4）局部靜態(tài)變量不能被其作用域之外的其他模塊調(diào)用，其調(diào)用范圍僅限于聲明該變量的函數(shù)作用域當(dāng)中；

2.3 靜態(tài)函數(shù)

函數(shù)返回類型前添加static關(guān)鍵字，則該變量稱為靜態(tài)函數(shù)。

#include <iostream>
#include <stdio.h>
?
static void Func()
{
?? ?printf("This is a static function\n");
}
?
int main()
{
?? ?Func();?
?? ?
?? ?system("pause");
? ? return 0;
}

特點：

1）作用域只在聲明它的文件當(dāng)中，不能被其他文件引用，其他文件可以定義同名的全局函數(shù)；

2）其他文件想要調(diào)用本文件的靜態(tài)函數(shù)，需要顯示的調(diào)用extern關(guān)鍵字修飾其聲明；

3. 面向?qū)ο笾械膕tatic

3.1 靜態(tài)成員變量

#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
?
class Test
{
public:
?? ?Test(int a, int b, int c) :?
?? ??? ?m_a(a),
?? ??? ?m_b(b),
?? ??? ?m_c(c)
?? ?{
?? ??? ?m = a + b + c;
?? ?}
?
?? ?void Show()
?? ?{
?? ??? ?cout << "m = " << m << endl;
?? ?}
?
private:
?? ?int m_a, m_b, m_c;
?? ?static int m;
};
?
int Test::m = 0; //初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
?
int main()
{
?? ?Test ClassA(1, 1, 1);
?? ?ClassA.Show(); ?//輸出: 3
?? ?Test ClassB(3, 3, 3);
?? ?ClassB.Show(); //輸出: 9
?? ?ClassA.Show(); //輸出: 9
?
?? ?system("pause");
?? ?return 0;
}

特點：

1）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的服務(wù)對象并非是單個類實例化的對象，而是所有類實例化的對象(這點可以用于設(shè)計模式中的單例模式實現(xiàn))；

2）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員必須顯式的初始化分配內(nèi)存，在其包含類沒有任何實例化之前已經(jīng)有內(nèi)存分配；

3）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員與其他成員一樣，遵從public,protected,private的訪問規(guī)則；

4）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員內(nèi)存存儲在全局數(shù)據(jù)區(qū)，只隨著進程的消亡而消亡；

優(yōu)勢：

1）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員不進入程序全局命名空間，不會與其他全局名稱的同名同類型變量沖突；

2）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以實現(xiàn)C++的封裝特性，由于其遵守類的訪問權(quán)限規(guī)則，所以相比全局變量更加靈活；

3.2 靜態(tài)成員函數(shù)

類的成員函數(shù)返回類型之前添加static，此成員函數(shù)為靜態(tài)成員函數(shù)。

#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
?
class Test
{
public:
?? ?Test(int a, int b, int c) :?
?? ??? ?m_a(a),
?? ??? ?m_b(b),
?? ??? ?m_c(c)
?? ?{
?? ??? ?m = a + b + c;
?? ?}
?
?? ?static void Show()
?? ?{
?? ??? ?cout << "m = " << m << endl;
?? ?}
?
private:
?? ?int m_a, m_b, m_c;
?? ?static int m;
};
?
int Test::m = 0; //初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
?
int main()
{
?? ?Test ClassA(1, 1, 1);
?? ?ClassA.Show();
?? ?Test ClassB(3, 3, 3);
?? ?ClassB.Show();
?? ?ClassA.Show();
?
? ? Test::Show(); //輸出: 9
?
?? ?system("pause");?
?? ?return 0;
}

特點：

1）靜態(tài)成員函數(shù)比普通成員函數(shù)多了一種調(diào)用方式；

2）在沒有實例化的類對象的條件下可以調(diào)用類的靜態(tài)成員函數(shù)；

3）靜態(tài)成員函數(shù)中沒有隱含的this指針，所以靜態(tài)成員函數(shù)不可以操作類中的非靜態(tài)成員（由于第二條可知，類的非靜態(tài)成員是在類實例化后存在的，而類的成員函數(shù)可以在類沒有實例化的時候調(diào)用，故不能操作類的非靜態(tài)成員）；