【C++】static
目錄
面向過程中的static:在全域性變數和函式基礎上做了改進,static修飾的變數和函式只在其對應的作用域(作用域與自動變數的範圍相同)內有效,所以可以在作用域外可以定義相同命名的變數和函式。
面向物件中的static:static修飾函式和變數屬於類,不屬於例項化後的物件,它值copy一份值到記憶體,所有物件對這一份值做修改。類中其他成員可以訪問static和普通成員,而static只能訪問static。
面向過程設計中的static
靜態全域性變數
在全域性變數前,加上關鍵字static,該變數就被定義成為一個靜態全域性變數。我們先舉一個靜態全域性變數的例子,如下:
//Example 1 #include <iostream.h> void fn(); static int n; //定義靜態全域性變數 void main() { n=20; cout<<n<<endl; fn(); } void fn() { n++; cout<<n<<endl; }
程式結果為:
20
21
靜態全域性變數有以下特點:
• 該變數在全域性資料區分配記憶體;
• 未經初始化的靜態全域性變數會被程式自動初始化為0(自動變數的值是隨機的,除非它被顯式初始化);
• 靜態全域性變數在宣告它的整個檔案都是可見的,而在檔案之外是不可見的;
靜態變數都在全域性資料區分配記憶體,包括後面將要提到的靜態區域性變數。對於一個完整的程式,在記憶體中的分佈情況如下圖:
程式碼區
全域性資料區
堆區
棧區
一般程式的由new(或者malloc)產生的動態資料存放在堆區,函式內部的自動變數
的確,定義全域性變數就可以實現變數在檔案中的共享,但定義靜態全域性變數還有以下好處:
• 靜態全域性變數不能被其它檔案所用;
• 其它檔案中可以定義相同名字的變數,不會發生衝突;
您可以將上述示例程式碼改為如下:
//Example 2
//File1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定義靜態全域性變數
void main()
{
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
}
//File2
#include <iostream.h>
extern int n;
void fn()
{
n++;
cout<<n<<endl;
}
編譯並執行Example 2,您就會發現上述程式碼可以分別通過編譯,但執行時出現錯誤。試著將 “static int n; //定義靜態全域性變數”改為 “int n; //定義全域性變數”再次編譯執行程式,細心體會“全域性變數”和"靜態全域性變數"的區別。
靜態區域性變數
在區域性變數前,加上關鍵字static,該變數就被定義成為一個靜態區域性變數。 我們先舉一個靜態區域性變數的例子,如下:
//Example 3
#include <iostream.h>
void fn();
void main()
{
fn();
fn();
fn();
}
void fn()
{
static int n=10;
cout<<n<<endl;
n++;
}
結果為:
10
11
12
通常,在函式體內定義了一個變數,每當程式執行到該語句時都會給該區域性變數分配棧記憶體。但隨著程式退出函式體,系統就會收回棧記憶體,區域性變數也相應失效。但有時候我們需要在兩次呼叫之間對變數的值進行儲存。通常的想法是定義一個全域性變數來實現。但這樣一來,變數已經不再屬於函式本身了,不再僅受函式的控制,給程式的維護帶來不便。
靜態區域性變數正好可以解決這個問題。靜態區域性變數儲存在全域性資料區,而不是儲存在棧中,每次的值保持到下一次呼叫,直到下次賦新值。
靜態區域性變數有以下特點:
- 該變數在全域性資料區分配記憶體;
- 靜態區域性變數在程式執行到該物件的宣告處時被首次初始化,即以後的函式呼叫不再進行初始化;
- 靜態區域性變數一般在宣告處初始化,如果沒有顯式初始化,會被程式自動初始化為0;
- 它始終駐留在全域性資料區,直到程式執行結束。但其作用域為區域性作用域,當定義它的函式或語句塊結束時,其作用域隨之結束;
靜態函式
在函式的返回型別前加上static關鍵字,函式即被定義為靜態函式。靜態函式與普通函式不同,它只能在宣告它的檔案當中可見,不能被其它檔案使用。
靜態函式的例子:
//Example 4
#include <iostream.h>
static void fn();//宣告靜態函式
void main()
{
fn();
}
void fn()//定義靜態函式
{
int n=10;
cout<<n<<endl;
}
程式結果:
10
定義靜態函式的好處:
- 靜態函式不能被其它檔案所用;
- 其它檔案中可以定義相同名字的函式,不會發生衝突;
面向物件的static關鍵字(類中的static關鍵字)
靜態資料成員
在類內資料成員的宣告前加上關鍵字static,該資料成員就是類內的靜態資料成員。先舉一個靜態資料成員的例子。
//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;//宣告靜態資料成員
};
int Myclass::Sum=0;//定義並初始化靜態資料成員
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();
}
可以看出,靜態資料成員有以下特點:
- 對於非靜態資料成員,每個類物件都有自己的拷貝。而靜態資料成員被當作是類的成員。無論這個類的物件被定義了多少個,靜態資料成員在程式中也只有一份拷貝,由該型別的所有物件共享訪問。也就是說,靜態資料成員是該類的所有物件所共有的。對該類的多個物件來說,靜態資料成員只分配一次記憶體,供所有物件共用。所以,靜態資料成員的值對每個物件都是一樣的,它的值可以更新;
- 靜態資料成員儲存在全域性資料區。靜態資料成員定義時要分配空間,所以不能在類宣告中定義。在Example 5中,語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態資料成員;類體外定義時不加static。
- 靜態資料成員和普通資料成員一樣遵從public,protected,private訪問規則;
- 因為靜態資料成員在全域性資料區分配記憶體,屬於本類的所有物件共享,所以,它不屬於特定的類物件,在沒有產生類物件時其作用域就可見,即在沒有產生類的例項時,我們就可以操作它;
- 靜態資料成員初始化與一般資料成員初始化不同。靜態資料成員初始化的格式為:
<資料型別><類名>::<靜態資料成員名>=<值>
- 類的靜態資料成員有兩種訪問形式:
<類物件名>.<靜態資料成員名> 或 <類型別名>::<靜態資料成員名>
如果靜態資料成員的訪問許可權允許的話(即public的成員),可在程式中,按上述格式來引用靜態資料成員 ;
- 靜態資料成員主要用在各個物件都有相同的某項屬性的時候。比如對於一個存款類,每個例項的利息都是相同的。所以,應該把利息設為存款類的靜態資料成員。這有兩個好處,第一,不管定義多少個存款類物件,利息資料成員都共享分配在全域性資料區的記憶體,所以節省儲存空間。第二,一旦利息需要改變時,只要改變一次,則所有存款類物件的利息全改變過來了;
- 同全域性變數相比,使用靜態資料成員有兩個優勢:
1. 靜態資料成員沒有進入程式的全域性名字空間,因此不存在與程式中其它全域性名字衝突的可能性;
2. 可以實現資訊隱藏。靜態資料成員可以是private成員,而全域性變數不能;
靜態成員函式
與靜態資料成員一樣,我們也可以建立一個靜態成員函式,它為類的全部服務而不是為某一個類的具體物件服務。靜態成員函式與靜態資料成員一樣,都是類的內部實現,屬於類定義的一部分。普通的成員函式一般都隱含了一個this指標,this指標指向類的物件本身,因為普通成員函式總是具體的屬於某個類的具體物件的。通常情況下,this是預設的。如函式fn()實際上是this->fn()。但是與普通函式相比,靜態成員函式由於不是與任何的物件相聯絡,因此它不具有this指標。從這個意義上講,它無法訪問屬於類物件的非靜態資料成員,也無法訪問非靜態成員函式,它只能呼叫其餘的靜態成員函式。下面舉個靜態成員函式的例子。
//Example 6
#include <iostream.h>
class Myclass
{
public:
Myclass(int a,int b,int c);
static void GetSum();//宣告靜態成員函式
private:
int a,b,c;
static int Sum;//宣告靜態資料成員
};
int Myclass::Sum=0;//定義並初始化靜態資料成員
Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
{
this->a=a;
this->b=b;
this->c=c;
Sum+=a+b+c; //非靜態成員函式可以訪問靜態資料成員
}
void Myclass::GetSum() //靜態成員函式的實現
{
// cout<<a<<endl; //錯誤程式碼,a是非靜態資料成員
cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
}
void main()
{
Myclass M(1,2,3);
M.GetSum();
Myclass N(4,5,6);
N.GetSum();
Myclass::GetSum();
}
結果為:
6
21
21
關於靜態成員函式,可以總結為以下幾點:
- 出現在類體外的函式定義不能指定關鍵字static;
- 靜態成員之間可以相互訪問,包括靜態成員函式訪問靜態資料成員和訪問靜態成員函式;
- 非靜態成員函式可以任意地訪問靜態成員函式和靜態資料成員;
- 靜態成員函式不能訪問非靜態成員函式和非靜態資料成員;
- 由於沒有this指標的額外開銷,因此靜態成員函式與類的全域性函式相比速度上會有少許的增長;
- 呼叫靜態成員函式,可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個類的物件或指向類物件的指標呼叫靜態成員函式,也可以直接使用如下格式:
<類名>::<靜態成員函式名>(<引數表>)
呼叫類的靜態成員函式。
參考
https://www.cnblogs.com/songdanzju/p/7422380.html
https://www.cnblogs.com/BeyondAnyTime/archive/2012/06/08/2542315.html