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c++靜態修飾符static使用

static物件如果出現在類中,那麼該物件即使從未被使用到,它也會被構造以及析構。而函式中的static物件,如果該函式從未被呼叫,這個物件也就絕不會誕生,但是在函式每次被呼叫時檢查物件是否需要誕生。

下面詳細說說static的功能以及它的來龍去脈:

static作為程式語言裡面一種重要的資料型別,它的地位在面試的過程裡也是相當的高。

為什麼要引入static

  函式內部定義的變數,在程式執行到它的定義處時,編譯器為它在棧上分配空間,大家知道,函式在棧上分配的空間在此函式執行結束時會釋放掉,這樣就產生了一個問題: 如果想將函式中此變數的值儲存至下一次呼叫時,如何實現?最容易想到的方法是定義一個全域性的變數,但定義為一個全域性變數有許多缺點,最明顯的缺點是破壞了此變數的訪問範圍(使得在此函式中定義的變數,不僅僅受此函式控制)。

什麼時候用static

  需要一個數據物件為整個類而非某個物件服務,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

  靜態資料成員要在程式一開始執行時就必須存在。因為函式在程式執行中被呼叫,所以靜態資料成員不能在任何函式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,一是作為類的外部介面的標頭檔案,那裡有類宣告;二是類定義的內部實現,那裡有類的成員函式定義;三是應用程式的main()函式前的全域性資料宣告和定義處。

  靜態資料成員要實際地分配空間,故不能在類的宣告中定義(只能宣告資料成員)。類宣告只宣告一個類的“尺寸和規格”,並不進行實際的記憶體分配,所以在類宣告中寫成定義是錯誤的。它也不能在標頭檔案中類宣告的外部定義,因為那會造成在多個使用該類的原始檔中,對其重複定義。

  static被引入以告知編譯器,將變數儲存在程式的靜態儲存區而非棧上空間,靜態

  資料成員按定義出現的先後順序依次初始化,注意靜態成員巢狀時,要保證所巢狀的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

static的優勢

  可以節省記憶體,因為它是所有物件所公有的,因此,對多個物件來說,靜態資料成員只儲存一處,供所有物件共用。靜態資料成員的值對每個物件都是一樣,但它的值是可以更新的。只要對靜態資料成員的值更新一次,保證所有物件存取更新後的相同的值,這樣可以提高時間效率。

應用格式(C++)

  引用靜態資料成員時,採用如下格式:

  <類名>::<靜態成員名>

  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。

注意事項

  (1)類的靜態成員函式是屬於整個類而非類的物件,所以它沒有this指標,這就導致了它僅能訪問類的靜態資料和靜態成員函式。

  (2)不能將靜態成員函式定義為虛擬函式。(注意:如果在static函式加上virtual關鍵字就會報出這樣子的錯誤error: Semantic Issue: 'virtual' can only appear on non-static member functions,大家懂了吧!
)

  (3)由於靜態成員聲明於類中,操作於其外,所以對其取地址操作,就多少有些特殊,變數地址是指向其資料型別的指標,函式地址型別是一個“nonmember函式指標”。

  (4)由於靜態成員函式沒有this指標,所以就差不多等同於nonmember函式,結果就產生了一個意想不到的好處:成為一個callback函式,使得我們得以將C++和C-based X Window系統結合,同時也成功的應用於執行緒函式身上。

  (5)static並沒有增加程式的時空開銷,相反她還縮短了子類對父類靜態成員的訪問時間,節省了子類的記憶體空間。

  (6)靜態資料成員在<定義或說明>時前面加關鍵字static。

  (7)靜態資料成員是靜態儲存的,所以必須對它進行初始化

  (8)靜態成員初始化與一般資料成員初始化不同:

  初始化在類體外進行,而前面不加static,以免與一般靜態變數或物件相混淆

  初始化時不加該成員的訪問許可權控制符private,public等

  初始化時使用作用域運算子來標明它所屬類

  所以我們得出靜態資料成員初始化的格式

  <資料型別><類名>::<靜態資料成員名>=<值>

  (9)為了防止父類的影響,可以在子類定義一個與父類相同的靜態變數,以遮蔽父類的影響。這裡有一點需要注意:我們說靜態成員為父類和子類共享,但我們有重複定義了靜態成員,這會不會引起錯誤呢?不會,我們的編譯器採用了一種絕妙的手法:name-mangling 用以生成唯一的標誌。在各通訊公司的筆試面試中經常出現的考題就是static的作用及功能。

(1)面向物件的static關鍵字

  1、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 1

  #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;

  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.

  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:

  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;

  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;

  2、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 2

  #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();

  }

  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

  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。

作用

  static靜態變數宣告符。在宣告它的程式塊,子程式塊或函式內部有效,值保持,在整個程式期間分配儲存器空間,編譯器預設值0。

  是C++中很常用的修飾符,它被用來控制變數的儲存方式和可見性

(2)面向過程的static關鍵字:功能:隱藏作用、值保持

  1. 隱藏作用。當我們同時編譯多個檔案時,所有未加static字首的全域性變數和函式都具有全域性可見性。如果加了static,就會對其它原始檔隱藏。利用這一特性可以在不同的檔案中定義同名函式和同名變數,而不必擔心命名衝突。Static可以用作函式和變數的字首,對於函式來講,static的作用僅限於隱藏,而對於變數,static還有下面兩個作用。
  2. 保持變數內容的持久。儲存在靜態資料區的變數會在程式剛開始執行時就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有兩種變數儲存在靜態儲存區:全域性變數和static變數,只不過和全域性變數比起來,static可以控制變數的可見範圍,說到底static還是用來隱藏的。
  3. 預設初始化為0。其實全域性變數也具備這一屬性,因為全域性變數也儲存在靜態資料區。在靜態資料區,記憶體中所有的位元組預設值都是0x00,某些時候這一特點可以減少程式設計師的工作量。比如初始化一個稀疏矩陣,我們可以一個一個地把所有元素都置0,然後把不是0的幾個元素賦值。如果定義成靜態的,就省去了一開始置0的操作。再比如要把一個字元陣列當字串來用,但又覺得每次在字元陣列末尾加’\ 0’太麻煩。如果把字串定義成靜態的,就省去了這個麻煩,因為那裡本來就是’\0’
  4. 如果想要訪問非靜態的成員變數或者方法,先宣告一個自己型別的靜態變數m_staticSelf,然後對其進行this賦值
    m_oThisExcel=this;
    最後在靜態函式中呼叫對應m_staticSefl中的函式或變數即可,其實就是間接的呼叫自己的函式或變數。

總之,首先static的最主要功能是隱藏,其次因為static變數存放在靜態儲存區,所以它具備永續性和預設值0

另外,記住c++的一個哲學基礎:你不應該為你並不使用的東西付出任何代價。