static在C++中分为两种:
(1)static变量
(2)static函数
在这之前,我们先弄清楚变量的几个存储空间
static和全局变量都是分配在全局/静态存储区域
一、面向过程的static
1、静态全局变量:
在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下:
//Example 1
#includevoid fn();static int n; //定义静态全局变量void main(){ n=20; cout< <
输出结果20,21
静态全局变量有以下特点:
该变量在全局数据区分配内存;未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化);
静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的;
静态变量都在全局数据区分配内存,包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下图:
代码区 |
全局数据区 |
堆区 |
栈区 |
一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现,Example 1中的代码中将
改为
int
n;
//定义全局变量
(1)静态全局变量不能被其它文件所用;
(2)其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突;
您可以将上述示例代码改为如下:
//Example 2//File1#includevoid fn();static int n; //定义静态全局变量void main(){ n=20; cout< < extern int n;void fn(){ n++; cout< <
编译并运行Example 2,您就会发现上述代码可以分别通过编译,但运行时出现错误。试着
static
int
n;
//定义静态全局变量
改为
int
n;
//定义全局变量
再次编译运行程序,细心体会全局变量和静态全局变量的区别。
再举出下面的例子:
// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。//#include "stdafx.h"#include/*当希望调用one.cpp中的函数的时候,不要包含one.cpp,正确的解决办法是在test1.cpp的文件中声明需要调用的函数,并在函数声明前加上关键字extern,表明该函数的定义来自于外部的文件*///#include "one.cpp"using namespace std;/*加上extern,表明函数的定义来自于外部*/extern void func1();void fn();/*定义一个静态全局变量,因此只能在test1.cpp中使用该变量,也就说,如果在one.cpp中重新定义了一个变量n,那么也是正确的,但是新定义的变量n,在test1.cpp中是无法发现的。*///static int n; //声明一个静态全局变量,可见范围是test1.cpp.而且不能被外部文件调用,例如 //即使在one.cpp文件中声明为extern,但是仍然不可以。int n; //声明一个全局变量,可见范围是整个工程。这样,在one.cpp文件中声明为extern是可以的void main(){ n=20; cout< <
另一个文件:
#include "stdafx.h"#includeusing namespace std;//*//(1)加上关键字"extern"表明该变量时来自于外部文件,这样,系统不会再为该变量//分配内存空间。//*/extern int n ;//*//(2)加上关键字"static"表明该变量仅在该文件中可见,且该变量是区别于tes1.cpp定义的变量//*///static int n ;//*//定义一个全局函数,如果上面的n是(1)的形式,那么输出结果为21;//如果为(2)的形式,那么输出结果为100.仔细体会。//*/void func1(){ cout< <
2. 静态局部变量
在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。
我们先举一个静态局部变量的例子,如下:
//Example 3#includevoid fn();void main(){ fn(); fn(); fn();}void fn(){ static n=10; cout< <
通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。
但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。
静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值。
静态局部变量有以下特点:
该变量在全局数据区分配内存;
静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化,即以后的函数调用不再进行初始化;
静态局部变量一般在声明处初始化,如果没有显式初始化,会被程序自动初始化为0;
它始终驻留在全局数据区,直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域,当定义它的函数或语句块结束时,其作用域随之结束;
3、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。
还有一点需要注意的是,静态函数不需要在函数定义上加上static
静态函数的例子:
//Example 4#includestatic void fn();//声明静态函数void main(){ fn();}void fn()//定义静态函数{ int n=10; cout< <
定义静态函数的好处:
(1)静态函数不能被其它文件所用;
(2)其它文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突;
二、面向对象的static
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。
//Example 5#includeclass 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="< <
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(也就是说,类外定义)。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(所以调用时可以直接调用),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。
//Example 6#includeclass 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}void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现{// cout< <
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。