今日從網上看到一篇好文章，匯總匯總，又拼湊拼湊，便有了下文。
static關鍵字是C、C++中都存在的關鍵字, 它主要有三種使用方式, 其中前兩種只指在C語言中使用, 第三種在C++中使用(C,C++中具體細微操作不盡相同, 本文以C++為準).
(1) 局部靜態變量 靜態局部變量有兩個用法,記憶功能和全局生存期.
(2) 外部靜態變量/函數 用于全局變量,主要作用是限制此全局變量被其他的文件調用
(3) 靜態數據成員/成員函數 表示這個成員是屬于這個類但是不屬于類中任意特定對象
下面就這三種使用方式及注意事項分別說明
一、局部靜態變量
在C/C++中, 局部變量按照存儲形式可分為三種auto, static, register
與auto類型(普通)局部變量相比, static局部變量有三點不同
1. 存儲空間分配不同
auto類型分配在棧上, 屬于動態存儲類別, 占動態存儲區空間, 函數調用結束后自動釋放, 而static分配在靜態存儲區, 在程序整個運行期間都不釋放. 兩者之間的作用域相同, 但生存期不同.
2. static局部變量在所處模塊在初次運行時進行初始化工作, 且只操作一次
3. 對于局部靜態變量, 如果不賦初值, 編譯期會自動賦初值0或空字符, 而auto類型的初值是不確定的.(對于C++中的class對象例外, class的對象實例如果不初始化, 則會自動調用默認構造函數, 不管是否是static類型)
特點: static局部變量的”記憶性”與生存期的”全局性”
所謂“記憶性”是指在兩次函數調用時, 在第二次調用進入時, 能保持第一次調用退出時的值.
示例程序一
#include <iostream>
using namespace std;
void staticLocalVar()
{
static int a = 0; // 運行期時初始化一次,下次再調用時,不進行初始化工作
cout<<"a="<<a<<endl;
++a;
}
int main()
{
staticLocalVar(); // 第一次調用, 輸出a=0
staticLocalVar(); // 第二次調用, 記憶了第一次退出時的值, 輸出a=1
return 0;
}
應用: 利用“記憶性”, 記錄函數調用的次數(示例程序一)
利用生存期的“全局性”，改善
“return a pointer / reference to a local object”的問題. Local object的問題在于退出函數, 生存期即結束,利用static的作用, 延長變量的生存期.
示例程序二:
// IP address to string format
// Used in Ethernet Frame and IP Header analysis
const char * IpToStr(UINT32 IpAddr)
{
static char strBuff[16]; // static局部變量, 用于返回地址有效
const unsigned char *pChIP = (const unsigned char *)&IpAddr;
sprintf(strBuff, "%u.%u.%u.%u", pChIP[0], pChIP[1], pChIP[2], pChIP[3]);
return strBuff;
}
注意事項:
1. “記憶性”, 程序運行很重要的一點就是可重復性, 而static變量的“記憶性”破壞了這種可重復性, 造成不同時刻至運行的結果可能不同.
2. “生存期”全局性和唯一性. 普通的local變量的存儲空間分配在stack上, 因此每次調用函數時, 分配的空間都可能不一樣, 而static具有全局唯一性的特點, 每次調用時, 都指向同一塊內存, 這就造成一個很重要的問題 ---- 不可重入性!!!
這樣在多線程程序設計或遞歸程序設計中, 要特別注意這個問題.
下面針對示例程序二, 分析在多線程情況下的不安全性.(為方便描述, 標上行號)
①const char * IpToStr(UINT32 IpAddr)
② {
③ static char strBuff[16]; // static局部變量, 用于返回地址有效
④ const unsigned char *pChIP = (const unsigned char *)&IpAddr;
⑤ sprintf(strBuff, "%u.%u.%u.%u", pChIP[0], pChIP[1], pChIP[2], pChIP[3]);
⑥ return strBuff;
⑦ }
假設現在有兩個線程A,B運行期間都需要調用IpToStr()函數, 將32位的IP地址轉換成點分10進制的字符串形式.
現A先獲得執行機會, 執行IpToStr(), 傳入的參數是0x0B090A0A, 順序執行完應該返回的指針存儲區內容是: “10.10.9.11”, 現執行到⑥時, 失去執行權, 調度到B線程執行, B線程傳入的參數是0xA8A8A8C0,執行至⑦, 靜態存儲區的內容是192.168.168.168. 當再調度到A執行時, 從⑥繼續執行, 由于strBuff的全局唯一性, 內容已經被B線程沖掉, 此時返回的將是192.168.168.168字符串, 不再是10.10.9.11字符串.
補充：靜態局部變量屬于靜態存儲方式，它具有以下特點：
(1)靜態局部變量在函數內定義 它的生存期為整個源程序，但是其作用域仍與自動變量相同，只能在定義該變量的函數內使用該變量。退出該函數后，盡管該變量還繼續存在，但不能使用它。
(2)允許對構造類靜態局部量賦初值 例如數組，若未賦以初值，則由系統自動賦以0值。
(3)對基本類型的靜態局部變量若在說明時未賦以初值，則系統自動賦予0值。而對自動變量不賦初值，則其值是不定的。根據靜態局部變量的特點， 可以看出它是一種生存期為整個源程序的量。雖然離開定義它的函數后不能使用，但如再次調用定義它的函數時，它又可繼續使用， 而且保存了前次被調用后留下的值。因此，當多次調用一個函數且要求在調用之間保留某些變量的值時，可考慮采用靜態局部變量。雖然用全局變量也可以達到上述目的，但全局變量有時會造成意外的副作用，因此仍以采用局部靜態變量為宜
二、外部靜態變量／函數
在C中static有了第二種含義：用來表示不能被其它文件訪問的全局變量和函數。 但為了限制全局變量/函數的作用域, 函數或變量前加static使得函數成為靜態函數。但此處“static”的含義不是指存儲方式，而是指對函數的作用域僅局限于本文件(所以又稱內部函數)。注意此時, 對于外部(全局)變量, 不論是否有static限制, 它的存儲區域都是在靜態存儲區, 生存期都是全局的. 此時的static只是起作用域限制作用, 限定作用域在本模塊(文件)內部.
使用內部函數的好處是：不同的人編寫不同的函數時，不用擔心自己定義的函數，是否會與其它文件中的函數同名。
示例程序三:
//file1.cpp
static int varA;
int varB;
extern void funA()
{
……
}
static void funB()
{
……
}
//file2.cpp
extern int varB; // 使用file1.cpp中定義的全局變量
extern int varA; // 錯誤! varA是static類型, 無法在其他文件中使用
extern vod funA(); // 使用file1.cpp中定義的函數
extern void funB(); // 錯誤! 無法使用file1.cpp文件中static函數
補充：全局變量(外部變量)的說明之前再冠以static 就構成了靜態的全局變量。全局變量本身就是靜態存儲方式， 靜態全局變量當然也是靜態存儲方式。 這兩者在存儲方式上并無不同。這兩者的區別雖在于非靜態全局變量的作用域是整個源程序，當一個源程序由多個源文件組成時，非靜態的全局變量在各個源文件中都是有效的。 而靜態全局變量則限制了其作用域， 即只在定義該變量的源文件內有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于靜態全局變量的作用域局限于一個源文件內，只能為該源文件內的函數公用，因此可以避免在其它源文件中引起錯誤。從以上分析可以看出， 把局部變量改變為靜態變量后是改變了它的存儲方式即改變了它的生存期。把全局變量改變為靜態變量后是改變了它的作用域，限制了它的使用范圍。因此static 這個說明符在不同的地方所起的作用是不同的。
三、靜態數據成員／成員函數(C++特有)
C++重用了這個關鍵字，并賦予它與前面不同的第三種含義：表示屬于一個類而不是屬于此類的任何特定對象的變量和函數. 這是與普通成員函數的最大區別, 也是其應用所在, 比如在對某一個類的對象進行計數時,計數生成多少個類的實例, 就可以用到靜態數據成員. 在這里面, static既不是限定作用域的, 也不是擴展生存期的作用, 指示變量/函數在此類中的唯一性. 這也是“屬于一個類而不是屬于此類的任何特定對象的變量和函數”的含義. 因為它是對整個類來說是唯一的, 因此不可能屬于某一個實例對象的. (針對靜態數據成員而言, 成員函數不管是否是static,在內存中只有一個副本.普通成員函數調用時, 需要傳入this指針,static成員函數調用時, 沒有this指針. )
請看示例程序四
class EnemyTarget {
public:
EnemyTarget() { ++numTargets; }
EnemyTarget(const EnemyTarget&) { ++numTargets; }
~EnemyTarget() { --numTargets; }
static size_t numberOfTargets() { return numTargets; }
bool destroy(); // returns success of attempt to destroy
// EnemyTarget object
private:
static size_t numTargets; // object counter
};
// class statics must be defined outside the class;
// initialization is to 0 by default
size_t EnemyTarget::numTargets;
在這個例子中, 靜態數據成員numTargets就是用來計數產生的對象個數的.
在《c++ 程序設計語言》中，是這樣運用的：
Static靜態成員，它是類的一部分，但卻不是該類的各個對象的一部分。一個static成員只有唯一的一份副本，但不像常規的非static成員那樣在每個對象里各有一份副本。 與此類似，一個需要訪問類成員，然而卻并不需要針對特定對象去調用的函數，也被稱為一個static成員函數。其好處在于消除了由于依賴全局量而引起的問題
Class Date
{
Int d, m, y;
Static Date default_date;
Public:
Date(int dd=0, int mm=0, int yy=0);
//……
Static void set_default(int, int, int);
};
靜態成員可以像任何其他成員一樣引用，此外，對于靜態成員的引用不必提到任何對象，相反，在這里應該成員的名字加上作為限定詞的類的名字。
Void f()
{
Date::set_default(4, 5, 1945);
}
靜態成員（包括函數和數據成員）都必須在某個地方另行定義。如
Date Date:::default_date(16, 12, 1770);
Void Date::set_default(int d, int m, int y)
{
Date::default_date = Date(d, m, y);
}
補充：內部函數和外部函數
當一個源程序由多個源文件組成時，Ｃ語言根據函數能否被其它源文件中的函數調用，將函數分為內部函數和外部函數。
1 內部函數（又稱靜態函數）
如果在一個源文件中定義的函數，只能被本文件中的函數調用，而不能被同一程序其它文件中的函數調用，這種函數稱為內部函數。
定義一個內部函數，只需在函數類型前再加一個“static”關鍵字即可，如下所示：
static 函數類型 函數名(函數參數表)
{……}
關鍵字“static”，譯成中文就是“靜態的”，所以內部函數又稱靜態函數。但此處“static”的含義不是指存儲方式，而是指對函數的作用域僅局限于本文件。
使用內部函數的好處是：不同的人編寫不同的函數時，不用擔心自己定義的函數，是否會與其它文件中的函數同名，因為同名也沒有關系。
2 外部函數
外部函數的定義：在定義函數時，如果沒有加關鍵字“static”，或冠以關鍵字“extern”，表示此函數是外部函數：
[extern] 函數類型 函數名(函數參數表)
{……}
調用外部函數時，需要對其進行說明：
[extern] 函數類型 函數名(參數類型表)[，函數名2(參數類型表2)……]；
posted on 2008-10-11 10:40
Sandy 閱讀(436)
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