C/C++中的static關鍵字詳解

C++的static有兩種用法：面向過程程序設計中的static和麪向對象程序設計中的static。前者應用於普通變量和函數，不涉及類；後者主要說明static在類中的做用。
1、面向過程設計中的static
一、靜態全局變量
在全局變量前，加上關鍵字static，該變量就被定義成爲一個靜態全局變量。咱們先舉一個靜態全局變量的例子，以下：

#include<iostream>
using namespace std;

static int n;  //定義靜態全局變量

void fn()
{
    n++;
    cout<<n<<endl;
}

int main(void)
{
    n = 20;
    cout<<n<<endl;
    fn();
    return 0;
}

靜態全局變量有如下特色：

• 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爲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，而在文件以外是不可見的；　

靜態變量都在全局數據區分配內存，包括後面將要提到的靜態局部變量。對於一個完整的程序，在內存中的分佈狀況以下圖：

代碼區

全局數據區

堆區

棧區

　　通常程序的由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。自動變量通常會隨着函數的退出而釋放空間，靜態數據（即便是函數內部的靜態局部變量）也存放在全局數據區。全局數據區的數據並不會由於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

改成

int n;  //定義全局變量

程序照樣正常運行。
的確，定義全局變量就能夠實現變量在文件中的共享，但定義靜態全局變量還有如下好處：
       靜態全局變量不能被其它文件所用；
       其它文件中能夠定義相同名字的變量，不會發生衝突；
您能夠將上述示例代碼改成以下：

//File1
#include<iostream>
using namespace std;

void fn();
static int n;  //定義靜態全局變量

int main(void)
{
    n = 20;
    cout<<n<<endl;
    fn();
    return 0;
}

//File2
#include<iostream>
using namespace std;

extern int n;

void fn()
{
    n++;
    cout<<n<<endl;
}

編譯並運行這個程序，您就會發現上述代碼能夠分別經過編譯，但運行時出現錯誤。試着將

static int n;  //定義靜態全局變量

改成

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。
二、靜態局部變量
在局部變量前，加上關鍵字static，該變量就被定義成爲一個靜態局部變量。
咱們先舉一個靜態局部變量的例子，以下：

#include<iostream>
using namespace std;

void fn();

int main(void)
{
    fn();
    fn();
    fn();
    return 0;
}

void fn()
{
    static int n = 10;
    cout<<n<<endl;
    n++;
}

一般，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。但隨着程序退出函數體，系統就會收回棧內存，局部變量也相應失效。
　　但有時候咱們須要在兩次調用之間對變量的值進行保存。一般的想法是定義一個全局變量來實現。但這樣一來，變量已經再也不屬於函數自己了，再也不僅受函數的控制，給程序的維護帶來不便。
　　靜態局部變量正好能夠解決這個問題。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。
靜態局部變量有如下特色：
    （1）該變量在全局數據區分配內存；
    （2）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，即之後的函數調用再也不進行初始化；
    （3）靜態局部變量通常在聲明處初始化，若是沒有顯式初始化，會被程序自動初始化爲0；
    （4）它始終駐留在全局數據區，直到程序運行結束。但其做用域爲局部做用域，當定義它的函數或語句塊結束時，其做用域隨之結束；
三、靜態函數
　　在函數的返回類型前加上static關鍵字,函數即被定義爲靜態函數。靜態函數與普通函數不一樣，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：

#include<iostream>
using namespace std;

static void fn();   //聲明靜態函數

int main(void)
{
    fn();
    return 0;
}

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；
       其它文件中能夠定義相同名字的函數，不會發生衝突；
2、面向對象的static關鍵字（類中的static關鍵字）
一、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。

#include<iostream>
using namespace std;

class Myclass
{
private:
    int a , b , c;
    static int sum;  //聲明靜態數據成員
public:
    Myclass(int a , int b , int c);
    void GetSum();
};

int Myclass::sum = 0;   //定義並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;
}

int main(void)
{
    Myclass M(1 , 2 , 3);
    M.GetSum();
    Myclass N(4 , 5 , 6);
    N.GetSum();
    M.GetSum();
    return 0;
}

能夠看出，靜態數據成員有如下特色：

• 對於非靜態數據成員，每一個類對象都有本身的拷貝。而靜態數據成員被看成是類的成員。不管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，由該類型的全部對象共享訪問。也就是說，靜態數據成員是該類的全部對象所共有的。對該類的多個對象來講，靜態數據成員只分配一次內存，供全部對象共用。因此，靜態數據成員的值對每一個對象都是同樣的，它的值能夠更新；
• 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，因此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同樣聽從public,protected,private訪問規則；
• 由於靜態數據成員在全局數據區分配內存，屬於本類的全部對象共享，因此，它不屬於特定的類對象，在沒有產生類對象時其做用域就可見，即在沒有產生類的實例時，咱們就能夠操做它；
• 靜態數據成員初始化與通常數據成員初始化不一樣。靜態數據成員初始化的格式爲：
  ＜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＞
  若是靜態數據成員的訪問權限容許的話（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。好比對於一個存款類，每一個實例的利息都是相同的。因此，應該把利息設爲存款類的靜態數據成員。這有兩個好處，第一，無論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，因此節省存儲空間。第二，一旦利息須要改變時，只要改變一次，則全部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點：

1. 靜態數據成員沒有進入程序的全局名字空間，所以不存在與程序中其它全局名字衝突的可能性；
2. 能夠實現信息隱藏。靜態數據成員能夠是private成員，而全局變量不能；

二、靜態成員函數

　　與靜態數據成員同樣，咱們也能夠建立一個靜態成員函數，它爲類的所有服務而不是爲某一個類的具體對象服務。靜態成員函數與靜態數據成員同樣，都是類的內部實現，屬於類定義的一部分。普通的成員函數通常都隱含了一個this指針，this指針指向類的對象自己，由於普通成員函數老是具體的屬於某個類的具體對象的。一般狀況下，this是缺省的。如函數fn()其實是this->fn()。可是與普通函數相比，靜態成員函數因爲不是與任何的對象相聯繫，所以它不具備this指針。從這個意義上講，它沒法訪問屬於類對象的非靜態數據成員，也沒法訪問非靜態成員函數，它只能調用其他的靜態成員函數。下面舉個靜態成員函數的例子。

#include<iostream>
using namespace std;

class Myclass
{
private:
    int a , b , c;
    static int sum;  //聲明靜態數據成員
public:
    Myclass(int a , int b , int c);
    static void GetSum();  //聲明靜態成員函數
};

int Myclass::sum = 0;   //定義並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;    //非靜態成員函數能夠訪問靜態數據成員
}
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;
}

int main(void)
{
    Myclass M(1 , 2 , 3);
    M.GetSum();
    Myclass N(4 , 5 , 6);
    N.GetSum();
    Myclass::GetSum();
    return 0;
}

關於靜態成員函數，能夠總結爲如下幾點：

 

 

• 出如今類體外的函數定義不能指定關鍵字static；
• 靜態成員之間能夠相互訪問，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；
• 非靜態成員函數能夠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；
• 因爲沒有this指針的額外開銷，所以靜態成員函數與類的全局函數相比速度上會有少量的增加；
• 調用靜態成員函數，能夠用成員訪問操做符(.)和(->)爲一個類的對象或指向類對象的指針調用靜態成員函數，也能夠直接使用以下格式：＜類名＞::＜靜態成員函數名＞（＜參數表＞）調用類的靜態成員函數。