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C++中的static關鍵字

2019-11-06 06:40:33
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供稿:網友
C++的static有兩種用法:面向過程程序設計中的static和面向對象程序設計中的static。前者應用于普通變量和函數,不涉及類;后者主要說明static在類中的作用。一、面向過程設計中的static1、靜態全局變量在全局變量前,加上關鍵字static,該變量就被定義成為一個靜態全局變量。我們先舉一個靜態全局變量的例子,如下:

#include<iostream>using namespace std;static int n;  //定義靜態全局變量void fn(){    n++;    cout<<n<<endl;}int main(void){    n = 20;    cout<<n<<endl;    fn();    return 0;}靜態全局變量有以下特點: 該變量在全局數據區分配內存; 未經初始化的靜態全局變量會被程序自動初始化為0(自動變量的值是隨機的,除非它被顯式初始化);靜態全局變量在聲明它的整個文件都是可見的,而在文件之外是不可見的; 靜態變量都在全局數據區分配內存,包括后面將要提到的靜態局部變量。對于一個完整的程序,在內存中的分布情況如下圖:
代碼區
全局數據區
堆區
棧區

  一般程序的由new產生的動態數據存放在堆區,函數內部的自動變量存放在棧區。自動變量一般會隨著函數的退出而釋放空間,靜態數據(即使是函數內部的靜態局部變量)也存放在全局數據區。全局數據區的數據并不會因為函數的退出而釋放空間。細心的讀者可能會發現,Example 1中的代碼中將

static int n;  //定義靜態全局變量改為

int n;  //定義全局變量程序照樣正常運行。的確,定義全局變量就可以實現變量在文件中的共享,但定義靜態全局變量還有以下好處:       靜態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,不會發生沖突;您可以將上述示例代碼改為如下:
//File1#include<iostream>using namespace std;void fn();static int n;  //定義靜態全局變量int main(void){    n = 20;    cout<<n<<endl;    fn();    return 0;}//File2#include<iostream>using namespace std;extern int n;void fn(){    n++;    cout<<n<<endl;}

編譯并運行這個程序,您就會發現上述代碼可以分別通過編譯,但運行時出現錯誤。試著將

static int n;  //定義靜態全局變量改為

int n;  //定義全局變量再次編譯運行程序,細心體會全局變量和靜態全局變量的區別。2、靜態局部變量在局部變量前,加上關鍵字static,該變量就被定義成為一個靜態局部變量。我們先舉一個靜態局部變量的例子,如下:
#include<iostream>using namespace std;void fn();int main(void){    fn();    fn();    fn();    return 0;}void fn(){    static int n = 10;    cout<<n<<endl;    n++;}通常,在函數體內定義了一個變量,每當程序運行到該語句時都會給該局部變量分配棧內存。但隨著程序退出函數體,系統就會收回棧內存,局部變量也相應失效。  但有時候我們需要在兩次調用之間對變量的值進行保存。通常的想法是定義一個全局變量來實現。但這樣一來,變量已經不再屬于函數本身了,不再僅受函數的控制,給程序的維護帶來不便。  靜態局部變量正好可以解決這個問題。靜態局部變量保存在全局數據區,而不是保存在棧中,每次的值保持到下一次調用,直到下次賦新值。靜態局部變量有以下特點:    (1)該變量在全局數據區分配內存;    (2)靜態局部變量在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化,即以后的函數調用不再進行初始化;    (3)靜態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;    (4)它始終駐留在全局數據區,直到程序運行結束。但其作用域為局部作用域,當定義它的函數或語句塊結束時,其作用域隨之結束;3、靜態函數  在函數的返回類型前加上static關鍵字,函數即被定義為靜態函數。靜態函數與普通函數不同,它只能在聲明它的文件當中可見,不能被其它文件使用。靜態函數的例子:
#include<iostream>using namespace std;static void fn();   //聲明靜態函數int main(void){    fn();    return 0;}void fn()     //定義靜態函數{    int n = 10;    cout<<n<<endl;}定義靜態函數的好處:       靜態函數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,不會發生沖突;二、面向對象的static關鍵字(類中的static關鍵字)1、靜態數據成員在類內數據成員的聲明前加上關鍵字static,該數據成員就是類內的靜態數據成員。先舉一個靜態數據成員的例子。
#include<iostream>using namespace std;class Myclass{PRivate:    int a , b , c;    static int sum;  //聲明靜態數據成員public:    Myclass(int a , int b , int c);    void GetSum();};int Myclass::sum = 0;   //定義并初始化靜態數據成員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;}int main(void){    Myclass M(1 , 2 , 3);    M.GetSum();    Myclass N(4 , 5 , 6);    N.GetSum();    M.GetSum();    return 0;}可以看出,靜態數據成員有以下特點:對于非靜態數據成員,每個類對象都有自己的拷貝。而靜態數據成員被當作是類的成員。無論這個類的對象被定義了多少個,靜態數據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,靜態數據成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說,靜態數據成員只分配一次內存,供所有對象共用。所以,靜態數據成員的值對每個對象都是一樣的,它的值可以更新;靜態數據成員存儲在全局數據區。靜態數據成員定義時要分配空間,所以不能在類聲明中定義。在Example 5中,語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態數據成員;靜態數據成員和普通數據成員一樣遵從public,protected,private訪問規則;因為靜態數據成員在全局數據區分配內存,屬于本類的所有對象共享,所以,它不屬于特定的類對象,在沒有產生類對象時其作用域就可見,即在沒有產生類的實例時,我們就可以操作它;靜態數據成員初始化與一般數據成員初始化不同。靜態數據成員初始化的格式為:<數據類型><類名>::<靜態數據成員名>=<值> 類的靜態數據成員有兩種訪問形式:<類對象名>.<靜態數據成員名> 或 <類類型名>::<靜態數據成員名>如果靜態數據成員的訪問權限允許的話(即public的成員),可在程序中,按上述格式來引用靜態數據成員 ; 靜態數據成員主要用在各個對象都有相同的某項屬性的時候。比如對于一個存款類,每個實例的利息都是相同的。所以,應該把利息設為存款類的靜態數據成員。這有兩個好處,第一,不管定義多少個存款類對象,利息數據成員都共享分配在全局數據區的內存,所以節省存儲空間。第二,一旦利息需要改變時,只要改變一次,則所有存款類對象的利息全改變過來了;同全局變量相比,使用靜態數據成員有兩個優勢: 靜態數據成員沒有進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;可以實現信息隱藏。靜態數據成員可以是private成員,而全局變量不能;2、靜態成員函數

  與靜態數據成員一樣,我們也可以創建一個靜態成員函數,它為類的全部服務而不是為某一個類的具體對象服務。靜態成員函數與靜態數據成員一樣,都是類的內部實現,屬于類定義的一部分。普通的成員函數一般都隱含了一個this指針,this指針指向類的對象本身,因為普通成員函數總是具體的屬于某個類的具體對象的。通常情況下,this是缺省的。如函數fn()實際上是this->fn()。但是與普通函數相比,靜態成員函數由于不是與任何的對象相聯系,因此它不具有this指針。從這個意義上講,它無法訪問屬于類對象的非靜態數據成員,也無法訪問非靜態成員函數,它只能調用其余的靜態成員函數。下面舉個靜態成員函數的例子。

#include<iostream>using namespace std;class Myclass{private:    int a , b , c;    static int sum;  //聲明靜態數據成員public:    Myclass(int a , int b , int c);    static void GetSum();  //聲明靜態成員函數};int Myclass::sum = 0;   //定義并初始化靜態數據成員Myclass::Myclass(int a , int b , int c){    this->a = a;    this->b = b;    this->c = c;    sum += a+b+c;    //非靜態成員函數可以訪問靜態數據成員}void Myclass::GetSum()    //靜態成員函數的實現{    //cout<<a<<endl;    //錯誤代碼,a是非靜態數據成員    cout<<"sum="<<sum<<endl;}int main(void){    Myclass M(1 , 2 , 3);    M.GetSum();    Myclass N(4 , 5 , 6);    N.GetSum();    Myclass::GetSum();    return 0;}關于靜態成員函數,可以總結為以下幾點:

出現在類體外的函數定義不能指定關鍵字static; 靜態成員之間可以相互訪問,包括靜態成員函數訪問靜態數據成員和訪問靜態成員函數;非靜態成員函數可以任意地訪問靜態成員函數和靜態數據成員;靜態成員函數不能訪問非靜態成員函數和非靜態數據成員;由于沒有this指針的額外開銷,因此靜態成員函數與類的全局函數相比速度上會有少許的增長;調用靜態成員函數,可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個類的對象或指向類對象的指針調用靜態成員函數,也可以直接使用如下格式:<類名>::<靜態成員函數名>(<參數表>)調用類的靜態成員函數。
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