C++的static關(guān)鍵字
//For ISO/IEC 14882 2003-10-15
作者：韓耀旭
原文地址:
http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1720
C++的static有兩種用法：面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)中的static和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的static。前者應(yīng)用于普通變量和函數(shù)，不涉及類；后者主要說(shuō)明static在類中的作用。
一、面向過(guò)程設(shè)計(jì)中的static
1、靜態(tài)全局變量
在全局變量前，加上關(guān)鍵字static，該變量就被定義成為一個(gè)靜態(tài)全局變量。我們先舉一個(gè)靜態(tài)全局變量的例子，如下：
//Example 1
#include <iostream>
void fn();
static int n; //定義靜態(tài)全局變量
void main()
{
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
}
void fn()
{
n++;
cout<<n<<endl;
}
靜態(tài)全局變量有以下特點(diǎn)：
該變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存；
未經(jīng)初始化的靜態(tài)全局變量會(huì)被程序自動(dòng)初始化為0（局部的值是隨機(jī)的，除非它被顯式初始化）；
靜態(tài)全局變量在聲明它的整個(gè)文件都是可見(jiàn)的，而在文件之外是不可見(jiàn)的；
靜態(tài)變量都在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存，包括后面將要提到的靜態(tài)局部變量。
一般程序的由new產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存放在堆區(qū)，函數(shù)內(nèi)部的局部存放在棧區(qū)。局部一般會(huì)隨著函數(shù)的退出而釋放空間，靜態(tài)數(shù)據(jù)（即使是函數(shù)內(nèi)部的靜態(tài)局部變量）也存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)并不會(huì)因?yàn)楹瘮?shù)的退出而釋放空間。細(xì)心的讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，Example 1中的代碼中將
static int n; //定義靜態(tài)全局變量
改為 int n; //定義全局變量
程序照樣正常運(yùn)行。
的確，定義全局變量就可以實(shí)現(xiàn)變量在文件中的共享，但定義靜態(tài)全局變量還有以下好處：
靜態(tài)全局變量不能被其它文件所用；
其它文件中可以定義相同名字的變量，不會(huì)發(fā)生沖突；
您可以將上述示例代碼改為如下：
//Example 2
//File1
#include <iostream>
void fn();
static int n; //定義靜態(tài)全局變量
void main()
{
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
}
//File2
#include <iostream>
extern int n;
void fn()
{
n++;
cout<<n<<endl;
}
編譯并運(yùn)行Example 2，您就會(huì)發(fā)現(xiàn)上述代碼可以分別通過(guò)編譯，但運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。試著將 static int n; //定義靜態(tài)全局變量
改為 int n; //定義全局變量
再次編譯運(yùn)行程序，細(xì)心體會(huì)全局變量和靜態(tài)全局變量的區(qū)別。
2、靜態(tài)局部變量
在局部變量前，加上關(guān)鍵字static，該變量就被定義成為一個(gè)靜態(tài)局部變量。
我們先舉一個(gè)靜態(tài)局部變量的例子，如下：
//Example 3
#include <iostream>
void fn();
void main()
{
fn();
fn();
fn();
}
void fn()
{
static n=10;
cout<<n<<endl;
n++;
}
通常，在函數(shù)體內(nèi)定義了一個(gè)變量，每當(dāng)程序運(yùn)行到該語(yǔ)句時(shí)都會(huì)給該局部變量分配棧內(nèi)存。但隨著程序退出函數(shù)體，系統(tǒng)就會(huì)收回棧內(nèi)存，局部變量也相應(yīng)失效。
但有時(shí)候我們需要在兩次調(diào)用之間對(duì)變量的值進(jìn)行保存。通常的想法是定義一個(gè)全局變量來(lái)實(shí)現(xiàn)。但這樣一來(lái)，變量已經(jīng)不再屬于函數(shù)本身了，不再僅受函數(shù)的控制，給程序的維護(hù)帶來(lái)不便。
靜態(tài)局部變量正好可以解決這個(gè)問(wèn)題。靜態(tài)局部變量保存在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，而不是保存在棧中，每次的值保持到下一次調(diào)用，直到下次賦新值。
靜態(tài)局部變量有以下特點(diǎn)：
該變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存；
靜態(tài)局部變量在程序執(zhí)行到該對(duì)象的聲明處時(shí)被首次初始化，即以后的函數(shù)調(diào)用不再進(jìn)行初始化；
靜態(tài)局部變量一般在聲明處初始化，如果沒(méi)有顯式初始化，會(huì)被程序自動(dòng)初始化為0；
它始終駐留在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，直到程序運(yùn)行結(jié)束。但其作用域?yàn)榫植孔饔糜颍?dāng)定義它的函數(shù)或語(yǔ)句塊結(jié)束時(shí)，其作用域隨之結(jié)束；
3、靜態(tài)函數(shù)
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)不同，它只能在聲明它的文件當(dāng)中可見(jiàn)，不能被其它文件使用。
靜態(tài)函數(shù)的例子：
//Example 4
#include <iostream>
static void fn();//聲明靜態(tài)函數(shù)
void main()
{
fn();
}
void fn()//定義靜態(tài)函數(shù)
{
int n=10;
cout<<n<<endl;
}
定義靜態(tài)函數(shù)的好處：
靜態(tài)函數(shù)不能被其它文件所用；
其它文件中可以定義相同名字的函數(shù)，不會(huì)發(fā)生沖突；
二、面向?qū)ο蟮膕tatic關(guān)鍵字（類中的static關(guān)鍵字）
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。先舉一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的例子。
//Example 5
#include <iostream>
class Myclass
{
public:
Myclass(int a,int b,int c);
void GetSum();
private:
int a,b,c;
static int Sum;//聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
};
int Myclass::Sum=0;//定義并初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
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，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有以下特點(diǎn)：
對(duì)于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，每個(gè)類對(duì)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(wú)論這個(gè)類的對(duì)象被定義了多少個(gè)，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員在程序中也只有一份拷貝，由該類型的所有對(duì)象共享訪問(wèn)。也就是說(shuō)，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是該類的所有對(duì)象所共有的。對(duì)該類的多個(gè)對(duì)象來(lái)說(shuō)，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只分配一次內(nèi)存，供所有對(duì)象共用。所以，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值對(duì)每個(gè)對(duì)象都是一樣的，它的值可以更新；
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員存儲(chǔ)在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員定義時(shí)要分配空間，所以不能在類聲明中定義。在Example 5中，語(yǔ)句int Myclass::Sum=0;是定義靜態(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(wèn)規(guī)則；
因?yàn)殪o態(tài)數(shù)據(jù)成員在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存，屬于本類的所有對(duì)象共享，所以，它不屬于特定的類對(duì)象，在沒(méi)有產(chǎn)生類對(duì)象時(shí)其作用域就可見(jiàn)，即在沒(méi)有產(chǎn)生類的實(shí)例時(shí)，我們就可以操作它；
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化與一般數(shù)據(jù)成員初始化不同。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化的格式為：
<數(shù)據(jù)類型><類名>::<靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名>=<值>
類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩種訪問(wèn)形式：
<類對(duì)象名>.<靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名> 或 <類類型名>::<靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名>
如果靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的訪問(wèn)權(quán)限允許的話（即public的成員），可在程序中，按上述格式來(lái)引用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 ；
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員主要用在各個(gè)對(duì)象都有相同的某項(xiàng)屬性的時(shí)候。比如對(duì)于一個(gè)存款類，每個(gè)實(shí)例的利息都是相同的。所以，應(yīng)該把利息設(shè)為存款類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。這有兩個(gè)好處，第一，不管定義多少個(gè)存款類對(duì)象，利息數(shù)據(jù)成員都共享分配在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存，所以節(jié)省存儲(chǔ)空間。第二，一旦利息需要改變時(shí)，只要改變一次，則所有存款類對(duì)象的利息全改變過(guò)來(lái)了；
同全局變量相比，使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員沒(méi)有進(jìn)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(shí)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(gè)靜態(tài)成員函數(shù)，它為類的全部服務(wù)而不是為某一個(gè)類的具體對(duì)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(shí)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(gè)this指針，this指針指向類的對(duì)象本身，因?yàn)槠胀ǔ蓡T函數(shù)總是具體的屬于某個(gè)類的具體對(duì)象的。通常情況下，this是缺省的。如函數(shù)fn()實(shí)際上是this->fn()。但是與普通函數(shù)相比，靜態(tài)成員函數(shù)由于不是與任何的對(duì)象相聯(lián)系，因此它不具有this指針。從這個(gè)意義上講，它無(wú)法訪問(wèn)屬于類對(duì)象的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，也無(wú)法訪問(wèn)非靜態(tài)成員函數(shù)，它只能調(diào)用其余的靜態(tài)成員函數(shù)。下面舉個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)的例子。
//Example 6
#include <iostream>
class Myclass
{
public:
Myclass(int a,int b,int c);
static void GetSum();/聲明靜態(tài)成員函數(shù)
private:
int a,b,c;
static int Sum;//聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
};
int Myclass::Sum=0;//定義并初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
{
this->a=a;
this->b=b;
this->c=c;
Sum+=a+b+c; //非靜態(tài)成員函數(shù)可以訪問(wèn)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
}
//函數(shù)的定義不要加static 關(guān)鍵字
void Myclass::GetSum() //靜態(tài)成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
{
// cout<<a<<endl; //錯(cuò)誤代碼，a是非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
}
void main()
{
Myclass M(1,2,3);
M.GetSum();
Myclass N(4,5,6);
N.GetSum();
Myclass::GetSum();
}
關(guān)于靜態(tài)成員函數(shù)，可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：
出現(xiàn)在類體外的函數(shù)定義不能指定關(guān)鍵字static；
靜態(tài)成員之間可以相互訪問(wèn)，包括靜態(tài)成員函數(shù)訪問(wèn)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和訪問(wèn)靜態(tài)成員函數(shù)；
非靜態(tài)成員函數(shù)可以任意地訪問(wèn)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(wèn)非靜態(tài)成員函數(shù)和非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；
由于沒(méi)有this指針的額外開(kāi)銷，因此靜態(tài)成員函數(shù)與類的成員函數(shù)相比速度上會(huì)有少許的增長(zhǎng)；
調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)，可以用成員訪問(wèn)操作符(.)和(->)為一個(gè)類的對(duì)象或指向類對(duì)象的指針調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)，也可以直接使用如下格式：
<類名>::<靜態(tài)成員函數(shù)名>（<參數(shù)表>）
調(diào)用類的靜態(tài)成員函數(shù)。
解答關(guān)于277796230與daoxiangcun的問(wèn)題：
兩個(gè)問(wèn)題，看起來(lái)好像都與“靜態(tài)全局變量/函數(shù)不能被其它文件所用”相悖。其實(shí)不然，因?yàn)槎叨际窃陬^文件中的緣故。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)文件（cpp）中extern一下變量/函數(shù)的話，便會(huì)編譯錯(cuò)誤。作者文中說(shuō)的是對(duì)的。不過(guò)經(jīng)過(guò)這么一折騰，更加深了對(duì)這句話的理解 ( birdsinging 發(fā)表于 2008-1-24 17:40:00)
“由于沒(méi)有this指針的額外開(kāi)銷，因此靜態(tài)成員函數(shù)與類的全局函數(shù)相比速度上會(huì)有少許的增長(zhǎng)” 這句話中：
1.類的全局函數(shù) 是什么意思？應(yīng)該是 全局函數(shù)吧
2.如果是全局函數(shù)，那么它也沒(méi)有this指針，何來(lái)速度比較呢？ ( birdsinging 發(fā)表于 2008-1-24 15:52:00)
這篇文章分析的很透徹?。。?nbsp;( clxye 發(fā)表于 2007-8-23 9:06:00)
老兄，局部和局部變量這兩個(gè)概念不能混為一談吧？對(duì)于我們這些老手來(lái)說(shuō)一看就明白你的局部指的是什么，但是對(duì)于新手來(lái)說(shuō)也許會(huì)糊涂甚至是誤會(huì)很長(zhǎng)一段時(shí)間了，注意用詞的準(zhǔn)確性，這也是寫文章要注意的一部分啊。 ( 實(shí)況狐貍 發(fā)表于 2006-12-11 9:29:00)