static用法詳解

一. 面向過程程序設計

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：
　　

//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;
　　}

靜態全局變量有如下特色：

1. 該變量在全局數據區分配內存；
2. 未經初始化的靜態全局變量會被程序自動初始化爲0（ 在函數體內聲明的自動變量的值是隨機的，除非它被顯式初始化，而在函數體外被聲明的自動變量也會被初始化爲0）；
3. 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；
4. 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 //low address
全局數據區
堆區
棧區 //high address

　　通常程序把新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：　　

//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;
　　}

　　編譯並運行Example 2，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。
注意：全局變量和全局靜態變量的區別
　　1）全局變量是不顯式用static修飾的全局變量，但全局變量默認是動態的，做用域是整個工程，在一個文件內定義的全局變量，在另外一個文件中，經過extern 全局變量名的聲明，就可使用全局變量。
　　2）全局靜態變量是顯式用static修飾的全局變量，做用域是所在的文件，其餘的文件即便用extern聲明也不能使用。
　　

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：　　

//Example 3
　　#include <iostream.h>
　　void fn();
　　void main()
　　{ fn();
　　fn();
　　fn();
　　}
　　void fn()
　　{ static int n=10;
　　cout<<n<<endl;
　　n++;
　　}

　運行結果：

　  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：　

//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；
• 　　其它文件中能夠定義相同名字的函數，不會發生衝突；

 

 

二. 面向對象程序設計
（類中的static關鍵字）

公共靜態數據成員可被類的外部訪問，保護或私有靜態數據成員只可被類的內部訪問。

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。

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

 

運行結果：

能夠看出，靜態數據成員有如下特色：

1. 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；
2. 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；
3. 靜態數據成員和普通數據成員同樣聽從public,protected,private訪問規則；
4. 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：

• 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； 　　
• 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。
　　

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

關於靜態成員函數，能夠總結爲如下幾點：

1. 出如今類體外的函數定義不能指定關鍵字static；
2. 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；
3. 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；
4. 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； 　　
5. 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。
做用
　　static靜態變量聲明符。 在聲明它的程序塊，子程序塊或函數內部有效，值保持，在整個程序期間分配存儲器空間，編譯器默認值0。
　　是C++中很經常使用的修飾符，它被用來控制變量的存儲方式和可見性。

爲何要引入static？
　　函數內部定義的變量，在程序執行到它的定義處時，編譯器爲它在棧上分配空間，你們知道，函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時會釋放掉，（注意：在棧上分配的空間會在函數執行後結束）這樣就產生 了一個問題: 若是想將函數中此變量的值保存至下一次調用時，如何實現？ 最容易想到的方法是定義一個全局的變量，但定義爲一個全局變量有許多缺點，最明顯的缺點是破壞了此變量的訪問範圍（使得在此函數中定義的變量，不只僅受此 函數控制）。

何時用static？
　　須要一個數據對象爲整個類而非某個對象服務,同時又力求不破壞類的封裝性,即要求此成員隱藏在類的內部，對外不可見。

static的內部機制
　　靜態數據成員要在程序一開始運行時就必須存在。由於函數在程序運行中被調用，因此靜態數據成員不能在任何函數內分配空間和初始化。
　　這樣，它的空間分配有三個可能的地方，一是做爲類的外部接口的頭文件，那裏有類聲明；二是類定義的內部實現，那裏有類的成員函數定義；三是應用程序的main（）函數前的全局數據聲明和定義處。
　　靜態數據成員要實際地分配空間，故不能在類的聲明中定義（只能聲明數據成員）。類聲明只聲明一個類的「尺寸和規格」，並不進行實際的內存分配，因此在 類聲明中寫成定義是錯誤的。它也不能在頭文件中類聲明的外部定義，由於那會形成在多個使用該類的源文件中，對其重複定義。
　　static被引入以告知編譯器，將變量存儲在程序的靜態存儲區而非棧上空間，靜態
　　數據成員按定義出現的前後順序依次初始化，注意靜態成員嵌套時，要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

static的優點
　　能夠節省內存，由於它是全部對象所公有的，所以，對多個對象來講，靜態數據成員只存儲一處，供全部對象共用。靜態數據成員的值對每一個對象都是同樣，但它的值是能夠更新的。只要對靜態數據成員的值更新一次，保證全部對象存取更新後的相同的值，這樣能夠提升時間效率。

應用格式
　　引用靜態數據成員時，採用以下格式：
　　<類名>::<靜態成員名>
　　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。
注意事項
　　(1)類的靜態成員函數是屬於整個類而非類的對象，因此它沒有this指針，這就致使了它僅能訪問類的靜態數據和靜態成員函數。
　　(2)不能將靜態成員函數定義爲虛函數。
　　(3)因爲靜態成員聲明於類中，操做於其外，因此對其取地址操做，就多少有些特殊，變量地址是指向其數據類型的指針 ，函數地址類型是一個「nonmember函數指針」。
　　(4)因爲靜態成員函數沒有this指針，因此就差很少等同於nonmember函數，結果就產生了一個意想不到的好處：成爲一個callback函數，使得咱們得以將C++和C-based X Window系統結合，同時也成功的應用於線程函數身上。
　　(5)static並無增長程序的時空開銷，相反她還縮短了子類對父類靜態成員的訪問時間，節省了子類的內存空間。
　　(6)靜態數據成員在<定義或說明>時前面加關鍵字static。
　　(7)靜態數據成員是靜態存儲的，因此必須對它進行初始化。
　　(8)靜態成員初始化與通常數據成員初始化不一樣:

• 　　初始化在類體外進行，而前面不加static，以避免與通常靜態變量或對象相混淆；
• 　　初始化時不加該成員的訪問權限控制符private，public等；
• 　　初始化時使用做用域運算符來標明它所屬類；

　　因此咱們得出靜態數據成員初始化的格式：

　　<數據類型><類名>::<靜態數據成員名>=<值>
　　

      (9)爲了防止父類的影響，能夠在子類定義一個與父類相同的靜態變量，以屏蔽父類的影響。這裏有一點須要注意：咱們說靜態成員爲父類和子類共享，但我 們有重複定義了靜態成員，這會不會引發錯誤呢？不會，咱們的編譯器採用了一種絕妙的手法：name-mangling 用以生成惟一的標誌。在各通訊公司的筆試面試中常常出現的考題就是static的做用及功能。

C中的static函數
分類
　　static 函數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語言根據函數可否被其它源文件中的函數調用，將函數分爲內部函數和外部函數。
內部函數
　　（又稱靜態函數）
　　若是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，這種函數稱爲內部函數。
　　定義一個內部函數，只需在函數類型前再加一個「static」關鍵字便可，以下所示：
　　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」，因此內部函數又稱靜態函數。但此處「static」的含義不是指存儲方式，而是指對函數的做用域僅侷限於本文件。
　　使用內部函數的好處是：不一樣的人編寫不一樣的函數時，不用擔憂本身定義的函數，是否會與其它文件中的函數同名，由於同名也沒有關係。
外部函數
　　外部函數的定義：在定義函數時，若是沒有加關鍵字「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，須要對其進行說明：
　　[extern] 函數類型 函數名(參數類型表)[，函數名2(參數類型表2)……]；
　　[案例]外部函數應用。
　　（1）文件mainf.c
　　main()
　　{ extern void input(…),process(…),output(…);
　　input(…); process(…); output(…);
　　}
　　（2）文件subf1.c
　　……
　　extern void input(……) /*定義外部函數*/
　　{……}
　　（3）文件subf2.c
　　……
　　extern void process(……) /*定義外部 函數*/
　　{……}
　　（4）文件subf3.c
　　……
　　extern void output(……) /*定義外部函數*/
　　{……}

JAVA中的static

做用
　　有時你但願定義一個類成員，使它的使用徹底獨立於該類的任何對象。一般狀況下，類成員必須經過它的類的對象訪問，可是能夠建立這樣一個成員，它可以被 它本身使用，而沒必要引用特定的實例。在成員的聲明前面加上關鍵字static(靜態的)就能建立這樣的成員。若是一個成員被聲明爲static，它就可以 在它的類的任何對象建立以前被訪問，而沒必要引用任何對象。你能夠將方法和變量都聲明爲static。static 成員的最多見的例子是main( ) 。由於在程序開始執行時必須調用main() ，因此它被聲明爲static。
　　聲明爲static的變量稱爲靜態變量或類變量。能夠直接經過類名引用靜態變量，也能夠經過實例名來引用靜態變量，但最好採用前者，由於後者容易混淆靜態變量和通常變量。靜態變量是跟類相關聯的，類的全部實例共同擁有一個靜態變量。
　　聲明爲static的方法稱爲靜態方法或類方法。靜態方法能夠直接調用靜態方法，訪問靜態變量，可是不能直接訪問實例變量和實例方法。靜態方法中不能使用this關鍵字，由於靜態方法不屬於任何一個實例。靜態方法不能被子類的靜態方法覆蓋。
舉例
　　若是你須要經過計算來初始化你的static變量，你能夠聲明一個static塊，Static 塊僅在該類被加載時執行一次。下面的例子顯示的類有一個static方法，一些static變量，以及一個static 初始化塊：　　

// Demonstrate static variables，methods，and blocks.
　　class UseStatic {
　　static int a = 3;
　　static int b;
　　static void meth(int x) {
　　System.out.println("x = " + x);
　　System.out.println("a = " + a);
　　System.out.println("b = " + b);
　　}
　　static {
　　System.out.println("Static block initialized.");
　　b = a * 4;
　　}
　　public static void main(String args[]) {
　　meth(42);
　　}
　　}

　 　一旦UseStatic 類被裝載，全部的static語句被運行。首先，a被設置爲3，接着static 塊執行(打印一條消息)，最後，b被初始化爲a*4 或12。而後調用main()，main() 調用meth() ，把值42傳遞給x。3個println ( ) 語句引用兩個static變量a和b，以及局部變量x 。
　　注意：在一個static 方法中引用任何實例變量都是非法的。
　　下面是該程序的輸出：
　　Static block initialized.
　　x = 42
　　a = 3

　　b = 12

 

1.要使用靜態數據成員必須在main()程序運行以前分配空間和初始化。使用靜態成員函數，能夠再實際建立任何對象以前初始化專有的靜態數據成員。靜態成員不與類的任何特定對象相關聯。
2.靜態的static一詞與靜態存儲類的static是兩個概念，一個論及類，一個論及內存空間的位置以及做用域限定。因此要區分靜態對象和靜態成員。