Coding之路——重新学习C++(2)：static的详细理解

一、C中的static关键字

1. static 局部变量

    静态局部变量属于静态存储方式，它具有以下特点： 
(1)静态局部变量 在函数内定义它的生存期为 整个程序生命周期，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。
(2)对基本类型的静态局部变量若在声明时未赋以初值，则系统自动赋予0值 。而对自动变量不赋初值，则其值是不定的。

根据静态局部变量的特点，可以看出它是一种生存期为整个程序生命周期。虽然离开定义它的函数后不能使用，但如再次调用定义它的函数时，它又可继续使用， 而且保存了前次被调用后留下的值。 因此，当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时，可考虑采用静态局部变量 。虽然用全局变量也可以达到上述目的，但全局变量有时会造成意外的副作用，因此仍以采用局部静态变量为宜。

例如：

void test_static()   
{   
    static int Temp = 1;   
    Temp++;   
    printf("Temp is :%d/n",Temp);   
}  
int main(int argc,char *argv[])   
{   
    int i=0;   
    for(i=0;i<=4;i++)   
    {   
        test_static();   
    }   
    system("pause");   
}  

void test_static() {     
    static int Temp = 1;     
    Temp++;     
    printf("Temp is :%d/n",Temp);
 }
int main(int argc,char *argv[]) {    
     int i=0;    
     for(i=0;i<=4;i++){        
         test_static();     
    }     
    system("pause"); 
}     

事实上，static int Temp = 1;这句只会在第一次调用的时候才会执行。

从以上分析可以看出， 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 。

2. static 全局变量 
     全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static 就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式， 静态全局变量当然也是静态存储方式。 这两者在存储方式上并无不同。
这两者的区别在于：
(1). 非静态全局变量 的作用域是整个源程序 ，当一个源程序由多个源文件 组成时，非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 
(2). 而静态全局变量 则限制了其作用域，即只在定义该变量的源文件内有效，在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于 一个源文件内 ，只能为该源文件内的函数公用， 因此可以避免在其它源文件中引起错误。

从以上分析可以看出，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 。

3. static 函数

    如果在一个源文件中定义的函数，只能被本文件中的函数调用，而不能被同一程序其它文件中的函数调用，这种函数称为static函数与称为静态函数。 
定义一个static函数，只需在函数类型前再加一个“static”关键字即可，如下所示： 
static  函数类型  函数名(函数参数表) 
{……} 
关键字“static”，译成中文就是“静态的”，所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指 对函数的作用域仅局限于本文件 。

使用内部函数的好处是：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，因为同名也没有关系 。

二、C++ 中的static关键字（类中的static关键字）

1、static 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。

#include <iostream.h>   
class Myclass  
{  
public:  
 Myclass(int a,int b,int c);  
 void GetSum();  
private:  
 int a,b,c;  
 static int Sum; //声明静态数据成员   
};  
int Myclass::Sum=0; //定义并初始化静态数据成员   
//static int Myclass::Sum = 0; //注意加static， 是错误的   
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(); // cout 6   
 Myclass N(4,5,6);  
 N.GetSum(); // cout 21   
 M.GetSum(); // cout 21   
}  #include <iostream.h>   
class Myclass  
{  
public:  
 Myclass(int a,int b,int c);  
 void GetSum();  
private:  
 int a,b,c;  
 static int Sum; //声明静态数据成员   
};  
int Myclass::Sum=0; //定义并初始化静态数据成员   
//static int Myclass::Sum = 0; //注意加static， 是错误的   
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(); // cout 6   
 Myclass N(4,5,6);  
 N.GetSum(); // cout 21   
 M.GetSum(); // cout 21   
}  

可以看出，static数据成员有以下特点：
(1). 对于非static数据成员，每个类对象都有自己的拷贝。而static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。

(2). 静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时才分配空间，所以不能在类声明中定义 。在上例中，语句int Myclass::Sum = 0;是定义静态数据成员；

(3). 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则 ；

(4). 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；

(5). 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＞ 
如：int Myclass::Sum=0;

(6). 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＞
M.Sum = 0 或 Myclass::Sum = 0 (但是上面这个例子是不行的，因为他是private的变量)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 ；

(7). 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；

(8). 同全局变量相比，使用静态数据成员有两个优势： 
     a. 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； 
     b. 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、static 成员函数
     static 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。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针，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no-static数据成员，也无法访问no-static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.h>   
class Myclass  
{  
public:  
 Myclass(int a,int b,int c);  
 static void GetSum(); /声明静态成员函数  
private:  
 int a,b,c;  
 static int Sum; //声明静态数据成员   
};  
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   
}  
//static void Myclass::GetSum(){...} //加上static是错误的   
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; //静态函数是能访问静态数据成员   
}  
void main()  
{  
 Myclass M(1,2,3);  
 M.GetSum();  
 Myclass N(4,5,6);  
 N.GetSum();  
 Myclass::GetSum();  
} 

关于静态成员函数，可以总结为以下几点：

(1). 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static ；

(2). static成员之间可以相互访问 ，包括static成员函数访问static数据成员和访问static成员函数；

(3). 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；

(4). 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，只能访问静态的 ；

(5). 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；

(6). 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＞）
如：Myclass::GetSum()，调用类的静态成员函数。 
但是，一样要遵从public,protected,private访问规则 。