C++
的
static
有兩種用法：面向過程程序設計中的
static
和面向對象程序設計中的
static
。前者應用于普通變量和函數，不涉及類；后者主要說明
static
在類中的作用。
一、面向過程設計中的
static
1
、靜態全局變量
在全局變量前，加上關鍵字
static
，該變量就被定義成為一個靜態全局變量。我們先舉一個靜態全局變量的例子，如下：
//Example 1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //
定義靜態全局變量
void main()
{
???????? n=20;
???????? cout<<n<<endl;
???????? fn();
}
?
void fn()
{
???????? n++;
???????? cout<<n<<endl;
}
靜態全局變量有以下特點：
-
該變量在全局數據區分配內存；
-
未經初始化的靜態全局變量會被程序自動初始化為
0
（自動變量的值是隨機的，除非它被顯式初始化）；
-
靜態全局變量在聲明它的整個文件都是可見的，而在文件之外是不可見的；
靜態變量都在全局數據區分配內存，包括后面將要提到的靜態局部變量。對于一個完整的程序，在內存中的分布情況如下圖：
一般程序的由
new
產生的動態數據存放在堆區，函數內部的自動變量存放在棧區。自動變量一般會隨著函數的退出而釋放空間，靜態數據（即使是函數內部的靜態局部變量）也存放在全局數據區。全局數據區的數據并不會因為函數的退出而釋放空間。細心的讀者可能會發現，
Example 1
中的代碼中將
???????? static int n; //
定義靜態全局變量
改為
???????? int n; //
定義全局變量
程序照樣正常運行。
的確，定義全局變量就可以實現變量在文件中的共享，但定義靜態全局變量還有以下好處：
-
靜態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，不會發生沖突；
您可以將上述示例代碼改為如下：
//Example 2
//File1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //
定義靜態全局變量
void main()
{
???????? n=20;
???????? cout<<n<<endl;
???????? fn();
}
?
//File2
#include <iostream.h>
extern int n;
void fn()
{
???????? n++;
???????? cout<<n<<endl;
}
編譯并運行
Example 2
，您就會發現上述代碼可以分別通過編譯，但運行時出現錯誤。試著將
static int n; //
定義靜態全局變量
改為
int n; //
定義全局變量
再次編譯運行程序，細心體會全局變量和靜態全局變量的區別。
?
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
!!!
2
、靜態局部變量
在局部變量前，加上關鍵字
static
，該變量就被定義成為一個靜態局部變量。
我們先舉一個靜態局部變量的例子，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，在函數體內定義了一個變量，每當程序運行到該語句時都會給該局部變量分配棧內存。但隨著程序退出函數體，系統就會收回棧內存，局部變量也相應失效。
但有時候我們需要在兩次調用之間對變量的值進行保存。通常的想法是定義一個全局變量來實現。但這樣一來，變量已經不再屬于函數本身了，不再僅受函數的控制，給程序的維護帶來不便。
靜態局部變量正好可以解決這個問題。靜態局部變量保存在全局數據區，而不是保存在棧中，每次的值保持到下一次調用，直到下次賦新值。
靜態局部變量有以下特點：
-
該變量在全局數據區分配內存；
-
靜態局部變量在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化，即以后的函數調用不再進行初始化；
-
靜態局部變量一般在聲明處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程序自動初始化為
0
；
-
它始終駐留在全局數據區，直到程序運行結束。但其作用域為局部作用域，當定義它的函數或語句塊結束時，其作用域隨之結束；
-
注意事項:
-
?
-
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.
這里可以考慮用多線程局部存儲（
TLS
）
,
我將在以后寫一般關于這方面的文章。
3
、靜態函數
在函數的返回類型前加上
static
關鍵字
,
函數即被定義為靜態函數。靜態函數與普通函數不同，它只能在聲明它的文件當中可見，不能被其它文件使用。
靜態函數的例子：
//Example 4
#include <iostream.h>
static void fn();//
聲明靜態函數
void main()
{
???????? fn();
}
void fn()//
定義靜態函數
{
???????? int n=10;
???????? cout<<n<<endl;
}
定義靜態函數的好處：
-
靜態函數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，不會發生沖突；
范例：
//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
?
二、面向對象的
static
關鍵字（類中的
static
關鍵字）
1
、靜態數據成員
在類內數據成員的聲明前加上關鍵字
static
，該數據成員就是類內的靜態數據成員。先舉一個靜態數據成員的例子。
//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;//
聲明靜態數據成員
};
int Myclass::Sum=0;//
定義并初始化靜態數據成員
?
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，靜態數據成員有以下特點：
-
對于非靜態數據成員，每個類對象都有自己的拷貝。而靜態數據成員被當作是類的成員。無論這個類的對象被定義了多少個，靜態數據成員在程序中也只有一份拷貝，由該類型的所有對象共享訪問。也就是說，靜態數據成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說，靜態數據成員只分配一次內存，供所有對象共用。所以，靜態數據成員的值對每個對象都是一樣的，它的值可以更新；
-
靜態數據成員存儲在全局數據區。靜態數據成員定義時要分配空間，所以不能在類聲明中定義。在
Example 5
中，語句
int Myclass::Sum=0;
是定義靜態數據成員；
-
靜態數據成員和普通數據成員一樣遵從
public,protected,private
訪問規則；
-
Static
成員變量的初始話是在類外，此時不能再帶上
static
的關鍵字。
private,protected
的
static
成員雖然可以在類外初始化，但是不能在類外被訪問。
-
因為靜態數據成員在全局數據區分配內存，屬于本類的所有對象共享，所以，它不屬于特定的類對象，在沒有產生類對象時其作用域就可見，即在沒有產生類的實例時，我們就可以操作它；
-
靜態數據成員初始化與一般數據成員初始化不同。靜態數據成員初始化的格式為：
＜數據類型＞＜類名＞
::
＜靜態數據成員名＞
=
＜值＞
-
類的靜態數據成員有兩種訪問形式：
＜類對象名＞
.
＜靜態數據成員名＞
或
＜類類型名＞
::
＜靜態數據成員名＞
如果靜態數據成員的訪問權限允許的話（即
public
的成員），可在程序中，按上述格式來引用靜態數據成員
；
-
靜態數據成員主要用在各個對象都有相同的某項屬性的時候。比如對于一個存款類，每個實例的利息都是相同的。所以，應該把利息設為存款類的靜態數據成員。這有兩個好處，第一，不管定義多少個存款類對象，利息數據成員都共享分配在全局數據區的內存，所以節省存儲空間。第二，一旦利息需要改變時，只要改變一次，則所有存款類對象的利息全改變過來了；
-
同全局變量相比，使用靜態數據成員有兩個優勢：
-
靜態數據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；
-
可以實現信息隱藏。靜態數據成員可以是
private
成員，而全局變量不能；
2
、靜態成員函數
與靜態數據成員一樣，我們也可以創建一個靜態成員函數，它為類的全部服務而不是為某一個類的具體對象服務。靜態成員函數與靜態數據成員一樣，都是類的內部實現，屬于類定義的一部分。普通的成員函數一般都隱含了一個
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
fn()
實際上是
this->fn()
。但是與普通函數相比，靜態成員函數由于不是與任何的對象相聯系，因此它不具有
this
指針。從這個意義上講，它無法訪問屬于類對象的非靜態數據成員，也無法訪問非靜態成員函數，它只能調用其余的靜態成員函數。下面舉個靜態成員函數的例子。
//Example 6
#include <iostream.h>
class Myclass
{
public:
???????? Myclass(int a,int b,int c);
???????? static void GetSum();/
聲明靜態成員函數
private:
???????? int a,b,c;
???????? static int Sum;//
聲明靜態數據成員
};
int Myclass::Sum=0;//
定義并初始化靜態數據成員
?
Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
{
???????? this->a=a;
???????? this->b=b;
???????? this->c=c;
???????? Sum+=a+b+c; //
非靜態成員函數可以訪問靜態數據成員
}
?
void Myclass::GetSum() //
靜態成員函數的實現
{
//????? cout<<a<<endl; //
錯誤代碼，
a
是非靜態數據成員
???????? cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
}
?
void main()
{
???????? Myclass M(1,2,3);
???????? M.GetSum();
???????? Myclass N(4,5,6);
???????? N.GetSum();
???????? Myclass::GetSum();
}
關于靜態成員函數，可以總結為以下幾點：
-
出現在類體外的函數定義不能指定關鍵字
static
；
-
靜態成員之間可以相互訪問，包括靜態成員函數訪問靜態數據成員和訪問靜態成員函數；
-
非靜態成員函數可以任意地訪問靜態成員函數和靜態數據成員；
-
靜態成員函數不能訪問非靜態成員函數和非靜態數據成員；
-
由于沒有
this
指針的額外開銷，因此靜態成員函數與類的全局函數相比速度上會有少許的增長；
-
調用靜態成員函數，可以用成員訪問操作符
(.)
和
(->)
為一個類的對象或指向類對象的指針調用靜態成員函數，也可以直接使用如下格式：
＜類名＞
::
＜靜態成員函數名＞（＜參數表＞）
調用類的靜態成員函數。
?
三、用法小結
-
static Global variable:
文件作用域：只在聲明的文件中有效，其他源文件中不可見；同時有了
static
的生命周期
Global variable:
文件作用域：可以加上
extern
聲明為外部變量，跨文件作用域
(
這里指的是把這些變量定義在
.cpp
文件中
)
-
static (Global) Function:
有文件作用域，只在本文件中使用
Global Function:
無文件作用域
-
static Member (in Function) variable:
函數調用完成后，變量保存狀態，再次調用函數，不會重新分配空間
Member(in Funcition) variable:
函數內的生命周期
-
static Member(in Class) variable:
屬于類范圍，
Member(in Class) variable:
屬于類派生的特定對象，生命周期和對象一致
Reference:
http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1720
http://topic.csdn.net/t/20060414/11/4686455.html
?
Trackback: http://tb.blog.csdn.net/TrackBack.aspx?PostId=1788286