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。
1.面向過程設(shè)計(jì)中的static1.1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>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(huì)被程序自動(dòng)初始化為0(自動(dòng)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(duì)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存放在堆區(qū),函數(shù)內(nèi)部的自動(dòng)變量存放在棧區(qū)。自動(dòng)變量一般會(huì)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(huì)因?yàn)楹瘮?shù)的退出而釋放空間。細(xì)心的讀者可能會(huì)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(huì)發(fā)生沖突;
您可以將上述示例代碼改為如下:
//Example 2//File1#include <iostream>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>extern int n;void fn(){ n++; cout<<n<<endl;}編譯并運(yùn)行Example 2,您就會(huì)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(cuò)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(huì)“全局變量”和"靜態(tài)全局變量"的區(qū)別。
1.2.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(yǔ)句時(shí)都會(huì)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(huì)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(duì)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(duì)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(huì)被程序自動(dòng)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)榫植孔饔糜颍?dāng)定義它的函數(shù)或語(yǔ)句塊結(jié)束時(shí),其作用域隨之結(jié)束; 1.3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>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(huì)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)2.1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>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(duì)于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員,每個(gè)類對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)象所共有的。對(duì)該類的多個(gè)對(duì)象來說,靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只分配一次內(nèi)存,供所有對(duì)象共用。所以,靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值對(duì)每個(gè)對(duì)象都是一樣的,它的值可以更新;? 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員存儲(chǔ)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(yǔ)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(duì)象共享,所以,它不屬于特定的類對(duì)象,在沒有產(chǎn)生類對(duì)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(duì)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(duì)象都有相同的某項(xiàng)屬性的時(shí)候。比如對(duì)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(duì)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(chǔ)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(duì)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(shì): 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;
2.2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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(cuò)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(huì)有少許的增長(zhǎng); ? 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(duì)象或指向類對(duì)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)。
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