C++之static及其作用域
1、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。我們先舉一個全域性變數和靜態全域性變數的例子，例如，在檔案A中定義靜態全域性變數 i 和全域性變數 j ：
#include<iostream>
using namespace std;
static int i = 5;
int j = 3;//預設為extern
int main()
{
/*code*/
}全域性變數 j 和靜態變數 i 都存放於程式的全域性資料區域，它們的生存週期都是程式的整個執行期，但是 j 的作用域為全域性作用域，可以通過extern在其他檔案中使用，而 i 的作用域為檔案作用域，只能在檔案A中使用，例如在檔案B中：
extern int j; //OK
extern int i; // error: i在檔案B中不可見
int a = j; // OK
int b = i; // error總：靜態全域性變數 i 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：
全域性資料區
堆區
棧區
一般程式的由new產生的動態資料存放在堆區，函式內部的自動變數存放在棧區。自動變數一般會隨著函式的退出而釋放空間，靜態資料（即使是函式內部的靜 態區域性變數）也存放在全域性資料區。全域性資料區的資料並不會因為函式的退出而釋放空間。
2、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。 我們舉一個靜態區域性變數的例子，如下：
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。#include<iostream> using namespace std; void fun() { int i = 1; // 區域性變數，具有動態生存期，每次進入函式時都初始化 static int j = 2; //靜態區域性變數，具有全域性壽命，區域性可見，只第一次進入函式時被初始化 } int main() { static int j; //靜態區域性變數，具有全域性壽命，區域性可見 }
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；
3、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：
#include<iostream>
using namespace std;
static void fun()
{
/*code*/
}
int main()
{
/*code*/
}- 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；
二、面向物件的static關鍵字（類中的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。
#include<iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
Point(int xx = 0, int yy = 0) { X = xx; Y = yy; countP ++; }
Point(Point &p);
~Point() { countP --; }
int GetX() { return X; }
int GetY() { return Y; }
void GetC() { cout << "Object id = " << countP << endl; } //輸出靜態資料成員
private:
int X, Y;
static int countP; //靜態資料成員宣告，用於記錄點的個數
};
Point :: Point(Point &p)
{
X = p.X;
Y = p.Y;
countP ++; //在建構函式中對countP累加，所有物件共同維護同一個countP
}
int Point :: countP = 0; //靜態資料成員定義和初始化，使用類名限定
int main()
{
Point A(4, 5); // 定義物件A，其建構函式會使countP增1
A.GetC(); //輸出物件個數
Point B(A); //定義物件B，其建構函式會使countP增1
B.GetC();
return 0;
}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。在上例中，語句int Point::countP=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；
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：
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 針。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。
class A{
public:
static void fun(A a);
private:
int x;
};
void A :: fun( A a){
cout << x; //對x的引用是錯誤的
cout << a.x; //正確
}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。