static关键字

static的内部机制：

        静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用，所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。

        这样，它的空间分配有三个可能的地方，一是作为类的外部接口的头文件，那里有类声明；二是类定义的内部实现，那里有类的成员函数定义；三是应用程序的main（）函数前的全局数据声明和定义处。

        静态数据成员要实际地分配空间，故不能在类的声明中定义（只能声明数据成员）。类声明只声明一个类的“尺寸和规格”，并不进行实际的内存分配，所以在类声 明中写成定义是错误的。它也不能在头文件中类声明的外部定义，因为那会造成在多个使用该类的源文件中，对其重复定义。

        static被引入以告知编译器，将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间，静态数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化，注意静态成员嵌套时，要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。

一、产生背景

引出原因：函数内部定义的变量，在程序执行到它的定义处时，编译器为它在栈上分配空间，大家知道，函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉，这样就产生了一个问题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时，如何实现？

最容易想到的方法是定义一个全局的变量，但定义为一个全局变量有许多缺点，最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围（使得在此函数中定义的变量，不仅仅受此函数控制）。类的静态成员也是这个道理。
解决方案：因此C++ 中引入了static，用它来修饰变量，它能够指示编译
器将此变量在程序的静态存储区分配空间保存，这样即实现了目的，又使得此变量的存取范围不变。
二、具体作用
Static作用分析总结：static总是使得变量或对象的存储形式变成静态存储，连接方式变成内部连接，对于局部变量（已经是内部连接了），它仅改变其存储方式；对于全局变量（已经是静态存储了），它仅改变其连接类型。(1 连接方式：成为内部连接；2 存储形式：存放在静态全局存储区)

1、扩展生存期

这一点主要是针对普通局部变量和static局部变量来说的。声明为static的局部变量的生存期不再是当前作用域，而是整个程序的生存期。

在程序中，常用内存类型主要有堆、栈和静态存储区。要理解static局部变量就必须首先理解这三种内存类型。

在C/C++中, 局部变量按照存储形式可分为三种auto, static, register

static是按照程序的生命周期来分配释放变量的，而不是变 量自己的生命周期. 如果在main前设置断点，然后查看static变量，已经被初始化，也就是说static在执行main函数前已经被初始化。也就是在程序初始化时被分配。

静态存储区：由在编译时由编译器分配，由系统释放，其中存放的是全局变量、static变量和常量．

区别：

1）   堆是由低地址向高地址扩展，栈是由高地址向低地址扩展。

2）   堆是不连续的空间，栈是连续的空间。

3）   在申请空间后，栈的分配要比堆的快。对于堆，先遍历存放空闲存储地址的链表、修改链表、再进行分配；对于栈，只要剩下的可用空间足够，就可分配到，如果不够，那么就会报告栈溢出。

4）   栈的生命期最短，到函数调用结束时；静态存储区的生命期最长，到程序结束时；堆中的生命期是到被我们手动释放时（如果整个过程中都不手动释放，那就到程序结束时）。

--------------

把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域， 限制了它的使用范围。因此static 这个说明符在不同的地方所起的作用是不同的。

 如果作为static局部变量在函数内定义，它的生存期为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。

static函数与普通函数有什么区别：static函数在内存中只有一份，普通函数在每个被调用中维持一份拷贝.

2、限制作用域

这一点相对于普通全局变量和static全局变量来说的。

对于全局变量而言，不论是普通全局 变量还是static全局变量，其存储区都是静态存储区，因此在内存分配上没有什么区别。

区 别在于：

1）  普通的全局变量和函数，其作用域为整个程序或项目，外部文件（其它cpp文件）可以通过extern关键字访问该变量和函数。一般不提倡这种用法，如果要在多个cpp文件间共享数据，应该将数据声明为extern类型。 

        在头文件里声明为extern：

extern int g_value;     // 注意，不要初始化值！

然后在其中任何一个包含该头文件的cpp中初始化（一次）就好：

int g_value = 0;     // 初始化一样不要extern修饰，因为extern也是声明性关键字；

然后所有包含该头文件的cpp文件都可以用g_value这个名字访问相同的一个变量；

 

2）  static全局变量和函数，其作用域为当前cpp文件，其它的cpp文件不能访问该变量和函数。如果有两个cpp文件声明了同名的全局静态变量，那么他们实际上是独立的两个变量。

static函数的好处是不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名。

头文件中的static变量

如果在一个头文件中声明：

       static int g_vaule = 0;

      那么会为每个包含该头文件的cpp都创建一个全局变量，但他们都是独立的；所以也不建议这样的写法，一样不明确需要怎样使用这个变量，因为只是创建了一组同名而不同作用域的变量。

3、static的第三个作用是默认初始化为0，其实全局变量也具备这一属性，因为全局变量也存储在静态数据区。

最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏（文件外不可见），其次因为static变量存放在静态存储区，所以它具备持久性和默认值0.

 4、静态函数
　　在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同，它只能在声明它的文件当中可见，不能被其它文件使用。
静态函数的例子：

    #include<iostream>  
    using namespace std;  
      
    static void fn();   //声明静态函数  
      
    int main(void)  
    {  
        fn();  
        return 0;  
    }  
      
    void fn()     //定义静态函数  
    {  
        int n = 10;  
        cout<<n<<endl;  
    }  

定义静态函数的好处：
       静态函数不能被其它文件所用；
       其它文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突；

4、C++中static

这是C++对static关键字的重用。主要指静态数据成员／成员函数。

1、静态数据成员
在类内数据成员的声明前加上关键字static，该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。

可以看出，静态数据成员有以下特点：

• 对于非静态数据成员，每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个，静态数据成员在程序中也只有一份拷贝，由该类型的所有对象共享访问。也就是说，静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说，静态数据成员只分配一次内存，供所有对象共用。所以，静态数据成员的值对每个对象都是一样的，它的值可以更新；
• 静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间，所以不能在类声明中定义。在Example 5中，语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员；
• 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则；
• 因为静态数据成员在全局数据区分配内存，属于本类的所有对象共享，所以，它不属于特定的类对象，在没有产生类对象时其作用域就可见，即在没有产生类的实例时，我们就可以操作它；
• 静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式为：
  ＜数据类型＞＜类名＞::＜静态数据成员名＞=＜值＞
• 类的静态数据成员有两种访问形式：
  ＜类对象名＞.＜静态数据成员名＞ 或 ＜类类型名＞::＜静态数据成员名＞
  如果静态数据成员的访问权限允许的话（即public的成员），可在程序中，按上述格式来引用静态数据成员 ；
• 静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类，每个实例的利息都是相同的。所以，应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处，第一，不管定义多少个存款类对象，利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存，所以节省存储空间。第二，一旦利息需要改变时，只要改变一次，则所有存款类对象的利息全改变过来了；
• 同全局变量相比，使用静态数据成员有两个优势：

1. 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间，因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性；
2. 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能；

2、静态成员函数

　　与静态数据成员一样，我们也可以创建一个静态成员函数，它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样，都是类的内部实现，属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针，this指针指向类的对象本身，因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下，this是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比，静态成员函数由于不是与任何的对象相联系，因此它不具有this指针。从这个意义上讲，它无法访问属于类对象的非静态数据成员，也无法访问非静态成员函数，它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。

 

#include<iostream>  
using namespace std;  
  
class Myclass  
{  
private:  
    int a , b , c;  
    static int sum;  //声明静态数据成员  
public:  
    Myclass(int a , int b , int c);  
    static void GetSum();  //声明静态成员函数  
};  
  
int Myclass::sum = 0;   //定义并初始化静态数据成员  
  
Myclass::Myclass(int a , int b , int c)  
{  
    this->a = a;  
    this->b = b;  
    this->c = c;  
    sum += a+b+c;    //非静态成员函数可以访问静态数据成员  
}  
void Myclass::GetSum()    //静态成员函数的实现  
{  
    //cout<<a<<endl;    //错误代码，a是非静态数据成员  
    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;  
} 

关于静态成员函数，可以总结为以下几点：

• 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static；
• 静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数；
• 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员；
• 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员；
• 由于没有this指针的额外开销，因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长；
• 调用静态成员函数，可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数，也可以直接使用如下格式：
  ＜类名＞::＜静态成员函数名＞（＜参数表＞）
  调用类的静态成员函数。

 a.静态数据成员被 类 的所有对象所共享，包括该类派生类的对象。即派生类对象与基类对象共享基类的静态数据成员。举例如下：  

class   base
{                 
public   :                 
    static   int   _num;//声明           
};           
int   base::_num=0;//静态数据成员的真正定义               
class   derived:public   base
{           
};               
main()           
{               
    base   a;               
    derived   b;               
    a._num++;               
    cout<<"base   class   static   data   number   _num is"<<a._num<<endl;               
    b._num++;               
    cout<<"derived   class   static   data   number   _num       is"<<b._num<<endl;           
}          
 //   结果为1,2;可见派生类与基类共用一个静态数据成员。   

b.静态数据成员可以成为成员函数的可选参数，而普通数据成员则不可以。举例如下：    

class   base
{             
public   :             
    static   int   _staticVar;             
    int   _var;             
    void   foo1(int   i=_staticVar);//正确,_staticVar为静态数据成员            
    void   foo2(int   i=_var);//错误,_var为普通数据成员         
};       

c.静态数据成员的类型可以是所属类的类型，而普通数据成员则不可以。普通数据成员的只能声明为   所属类类型的   指针或引用。举例如下：    

class   base
{             
public   :             
    static   base   _object1;//正确，静态数据成员             
    base   _object2;//错误            
    base   *pObject;//正确，指针             
    base   &mObject;//正确，引用         
};