doing5552

作者：韓耀旭

　　C++的static有兩種用法：面向過程程序設(shè)計(jì)中的static和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的static。前者應(yīng)用于普通變量和函數(shù)，不涉及類；后者主要說明static在類中的作用。

一、面向過程設(shè)計(jì)中的static

1、靜態(tài)全局變量

在全局變量前，加上關(guān)鍵字static，該變量就被定義成為一個(gè)靜態(tài)全局變量。我們先舉一個(gè)靜態(tài)全局變量的例子，如下：

//Example 1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定義靜態(tài)全局變量
void main()
{
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
}
void fn()
{
n++;
cout<<n<<endl;
}

靜態(tài)全局變量有以下特點(diǎn)：

• 該變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存；
• 未經(jīng)初始化的靜態(tài)全局變量會被程序自動初始化為0（自動變量的值是隨機(jī)的，除非它被顯式初始化）；
• 靜態(tài)全局變量在聲明它的整個(gè)文件都是可見的，而在文件之外是不可見的；　

靜態(tài)變量都在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存，包括后面將要提到的靜態(tài)局部變量。對于一個(gè)完整的程序，在內(nèi)存中的分布情況如下圖：
　

代碼區(qū)

全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)

堆區(qū)

棧區(qū)

　　一般程序的由new產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)存放在堆區(qū)，函數(shù)內(nèi)部的自動變量存放在棧區(qū)。自動變量一般會隨著函數(shù)的退出而釋放空間，靜態(tài)數(shù)據(jù)（即使是函數(shù)內(nèi)部的靜態(tài)局部變量）也存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)并不會因?yàn)楹瘮?shù)的退出而釋放空間。細(xì)心的讀者可能會發(fā)現(xiàn)，Example 1中的代碼中將

	static int n; //定義靜態(tài)全局變量

改為

	int n; //定義全局變量

程序照樣正常運(yùn)行。
的確，定義全局變量就可以實(shí)現(xiàn)變量在文件中的共享，但定義靜態(tài)全局變量還有以下好處：

• 靜態(tài)全局變量不能被其它文件所用；
• 其它文件中可以定義相同名字的變量，不會發(fā)生沖突；

您可以將上述示例代碼改為如下：

//Example 2
//File1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定義靜態(tài)全局變量
void main()
{
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
}
//File2
#include <iostream.h>
extern int n;
void fn()
{
n++;
cout<<n<<endl;
}

編譯并運(yùn)行Example 2，您就會發(fā)現(xiàn)上述代碼可以分別通過編譯，但運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯誤。試著將

static int n; //定義靜態(tài)全局變量

改為

int n; //定義全局變量

再次編譯運(yùn)行程序，細(xì)心體會全局變量和靜態(tài)全局變量的區(qū)別。

2、靜態(tài)局部變量

在局部變量前，加上關(guān)鍵字static，該變量就被定義成為一個(gè)靜態(tài)局部變量。

我們先舉一個(gè)靜態(tài)局部變量的例子，如下：

//Example 3
#include <iostream.h>
void fn();
void main()
{
fn();
fn();
fn();
}
void fn()
{
static n=10;
cout<<n<<endl;
n++;
}

　　通常，在函數(shù)體內(nèi)定義了一個(gè)變量，每當(dāng)程序運(yùn)行到該語句時(shí)都會給該局部變量分配棧內(nèi)存。但隨著程序退出函數(shù)體，系統(tǒng)就會收回棧內(nèi)存，局部變量也相應(yīng)失效。
　　但有時(shí)候我們需要在兩次調(diào)用之間對變量的值進(jìn)行保存。通常的想法是定義一個(gè)全局變量來實(shí)現(xiàn)。但這樣一來，變量已經(jīng)不再屬于函數(shù)本身了，不再僅受函數(shù)的控制，給程序的維護(hù)帶來不便。
　　靜態(tài)局部變量正好可以解決這個(gè)問題。靜態(tài)局部變量保存在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，而不是保存在棧中，每次的值保持到下一次調(diào)用，直到下次賦新值。

靜態(tài)局部變量有以下特點(diǎn)：

• 該變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存；
• 靜態(tài)局部變量在程序執(zhí)行到該對象的聲明處時(shí)被首次初始化，即以后的函數(shù)調(diào)用不再進(jìn)行初始化；
• 靜態(tài)局部變量一般在聲明處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程序自動初始化為0；
• 它始終駐留在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，直到程序運(yùn)行結(jié)束。但其作用域?yàn)榫植孔饔糜?，?dāng)定義它的函數(shù)或語句塊結(jié)束時(shí)，其作用域隨之結(jié)束；

3、靜態(tài)函數(shù)

　　在函數(shù)的返回類型前加上static關(guān)鍵字,函數(shù)即被定義為靜態(tài)函數(shù)。靜態(tài)函數(shù)與普通函數(shù)不同，它只能在聲明它的文件當(dāng)中可見，不能被其它文件使用。

靜態(tài)函數(shù)的例子：

//Example 4
#include <iostream.h>
static void fn();//聲明靜態(tài)函數(shù)
void main()
{
fn();
}
void fn()//定義靜態(tài)函數(shù)
{
int n=10;
cout<<n<<endl;
}

定義靜態(tài)函數(shù)的好處：

• 靜態(tài)函數(shù)不能被其它文件所用；
• 其它文件中可以定義相同名字的函數(shù)，不會發(fā)生沖突；

二、面向?qū)ο蟮膕tatic關(guān)鍵字（類中的static關(guān)鍵字）

1、靜態(tài)數(shù)據(jù)成員

在類內(nèi)數(shù)據(jù)成員的聲明前加上關(guān)鍵字static，該數(shù)據(jù)成員就是類內(nèi)的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。先舉一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)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;//聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
};
int Myclass::Sum=0;//定義并初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)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(tài)數(shù)據(jù)成員有以下特點(diǎn)：

• 對于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，每個(gè)類對象都有自己的拷貝。而靜態(tài)數(shù)據(jù)成員被當(dāng)作是類的成員。無論這個(gè)類的對象被定義了多少個(gè)，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員在程序中也只有一份拷貝，由該類型的所有對象共享訪問。也就是說，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個(gè)對象來說，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只分配一次內(nèi)存，供所有對象共用。所以，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值對每個(gè)對象都是一樣的，它的值可以更新；
• 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員存儲在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員定義時(shí)要分配空間，所以不能在類聲明中定義。在Example 5中，語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；
• 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和普通數(shù)據(jù)成員一樣遵從public,protected,private訪問規(guī)則；
• 因?yàn)殪o態(tài)數(shù)據(jù)成員在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存，屬于本類的所有對象共享，所以，它不屬于特定的類對象，在沒有產(chǎn)生類對象時(shí)其作用域就可見，即在沒有產(chǎn)生類的實(shí)例時(shí)，我們就可以操作它；
• 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化與一般數(shù)據(jù)成員初始化不同。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化的格式為：
  ＜數(shù)據(jù)類型＞＜類名＞::＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞=＜值＞
• 類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩種訪問形式：
  ＜類對象名＞.＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞ 或 ＜類類型名＞::＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞
  如果靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的訪問權(quán)限允許的話（即public的成員），可在程序中，按上述格式來引用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 ；
• 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員主要用在各個(gè)對象都有相同的某項(xiàng)屬性的時(shí)候。比如對于一個(gè)存款類，每個(gè)實(shí)例的利息都是相同的。所以，應(yīng)該把利息設(shè)為存款類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。這有兩個(gè)好處，第一，不管定義多少個(gè)存款類對象，利息數(shù)據(jù)成員都共享分配在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存，所以節(jié)省存儲空間。第二，一旦利息需要改變時(shí)，只要改變一次，則所有存款類對象的利息全改變過來了；
• 同全局變量相比，使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩個(gè)優(yōu)勢：

1. 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員沒有進(jìn)入程序的全局名字空間，因此不存在與程序中其它全局名字沖突的可能性；
2. 可以實(shí)現(xiàn)信息隱藏。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以是private成員，而全局變量不能；
   

2、靜態(tài)成員函數(shù)

　　與靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣，我們也可以創(chuàng)建一個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)，它為類的全部服務(wù)而不是為某一個(gè)類的具體對象服務(wù)。靜態(tài)成員函數(shù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣，都是類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，屬于類定義的一部分。普通的成員函數(shù)一般都隱含了一個(gè)this指針，this指針指向類的對象本身，因?yàn)槠胀ǔ蓡T函數(shù)總是具體的屬于某個(gè)類的具體對象的。通常情況下，this是缺省的。如函數(shù)fn()實(shí)際上是this->fn()。但是與普通函數(shù)相比，靜態(tài)成員函數(shù)由于不是與任何的對象相聯(lián)系，因此它不具有this指針。從這個(gè)意義上講，它無法訪問屬于類對象的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，也無法訪問非靜態(tài)成員函數(shù)，它只能調(diào)用其余的靜態(tài)成員函數(shù)。下面舉個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)的例子。

//Example 6
#include <iostream.h>
class Myclass
{
public:
Myclass(int a,int b,int c);
static void GetSum();/聲明靜態(tài)成員函數(shù)
private:
int a,b,c;
static int Sum;//聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
};
int Myclass::Sum=0;//定義并初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)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(tài)成員函數(shù)可以訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
}
void Myclass::GetSum() //靜態(tài)成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
{
//	cout<<a<<endl; //錯誤代碼，a是非靜態(tài)數(shù)據(jù)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(guān)于靜態(tài)成員函數(shù)，可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

 

• 出現(xiàn)在類體外的函數(shù)定義不能指定關(guān)鍵字static；
• 靜態(tài)成員之間可以相互訪問，包括靜態(tài)成員函數(shù)訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和訪問靜態(tài)成員函數(shù)；
• 非靜態(tài)成員函數(shù)可以任意地訪問靜態(tài)成員函數(shù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；
• 靜態(tài)成員函數(shù)不能訪問非靜態(tài)成員函數(shù)和非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員；
• 由于沒有this指針的額外開銷，因此靜態(tài)成員函數(shù)與類的全局函數(shù)相比速度上會有少許的增長；
• 調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)，可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個(gè)類的對象或指向類對象的指針調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)，也可以直接使用如下格式：
  ＜類名＞::＜靜態(tài)成員函數(shù)名＞（＜參數(shù)表＞）
  調(diào)用類的靜態(tài)成員函數(shù)。