c
與c++ static
函數的區別
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
(2)
外部靜態變量
/
函數
(3)
靜態數據成員
/
成員函數
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
(<C
語言程序設計
(
第二版
)>
譚浩強
,
第
174-175
頁
)
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
.
(
不可重入性的例子可以參見
<effective C++ (2nd)>(
影印版
)
第
103-105
頁
)
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
)
①
const 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
.
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
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
,
而是指示變量
/
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
(<effective c++ (2nd)>(
影印版
)
第
59
頁
)
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
.
另外
,
在設計類的多線程操作時
,
由于
POSIX
庫下的線程函數
pthread_create()
要求是全局的
,
普通成員函數無法直接做為線程函數
,
可以考慮用
Static
成員函數做線程函數
.