C/C++中 static用法详解

怼烎@ 2022-03-15 16:52 292阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、局部静态变量
 *  二、外部静态变量/函数
 *  三、静态数据成员/成员函数（C++特有）
 *  四、使用技巧

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转自：[http://blog.sina.com.cn/s/blog\_60d6fadc010140g4.html][http_blog.sina.com.cn_s_blog_60d6fadc010140g4.html]

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static关键字有三种使用方式，其中前两种只指在C语言中使用，第三种在C++中使用。

1.  局部静态变量（C)
2.  外部静态变量/函数（C)
3.  静态数据成员/成员函数（C++）

# 一、局部静态变量 #

局部变量按照存储形式可以分为三种，分别是auto、static、register。

与auto类型（普通）局部变量相比，static有三点不同：

1.  存储空间分配不同
    
     *  auto类型分配在栈上，属于动态存储类别，占动态存储空间，函数调用结束后自动释放；
     *  static类型分配在静态存储区，在程序整个运行期间都不释放；
     *  两者作用域相同，但是生存期不同。
2.  static局部变量在初次运行时进行初始化工作，且只初始化一次。
3.  对于局部静态变量，如果不赋初值，编译期会自动赋初值0或者空；

auto类型的初值是不确定的。

对于C++的类对象例外，class的对象实例如果不初始化，则会自动调用默认构造函数，不管是不是static类型。

特点：static局部变量的“记忆性”与生存期的“全局性”

所谓“记忆性”是指在两次函数调用时，在第二次调用进入时，能保持第一次调用退出时的值。

示例程序一

#include <iostream> 
    using namespace std;    
        
    void staticLocalVar()    
    {     
        static int a = 0;    
        cout<<"a="<<++a<<endl;    
    }    
        
    int main()    
    {     
        staticLocalVar();   // a=1 
        staticLocalVar();   // a=2 
        system("pause");    
        return 0;    
    }

运行结果：

a=1
    
    a=2
    
    请按任意键继续. . .

应用：利用“记忆性”记录函数调用的次数（示例程序一）  
利用生存期的”全局性“改善return a pointer / reference to a local object的问题，local object的问题在于退出函数时，生存期就结束，局部变量就会被销毁；利用static就可以延长局部变量的生存期。

注意事项：

1.  “记忆性”是程序运行很重要的一点就是可重复性，而static变量的“记忆性”破坏了可重复性，造成不同时刻同一函数的运行结果不同。
2.  “生存期”全局性和唯一性。 普通的局部变量在栈上分配空间，因此每次调用函数时，分配的空间都可能不一样，而static具有全局唯一性的特点，每次调用时都指向同一块内存，这就造成一个很重要的问题—不可重入性！！！

在多线程或者递归程序中要特别注意。

# 二、外部静态变量/函数 #

在C中static的第二种含义：用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。

此处static的含义是指对函数的作用域仅仅局限于本文件（所以又称为内部函数）。

注意：对于外部（全局）变量，不论是否有static限制，它的存储区域都是在静态存储区，生存期都是全局的，此时的static只是起作用域限制作用，限制作用域在本文件内部。

使用内部函数的好处是：不同的人编写不同的函数时，不用担心函数同名问题。

示例程序二

//file1.cpp 
    static int varA;     
    int varB;     
    extern void funA()     
    {       
    }     
        
    static void funB()     
    {      
    }     
        
    //file2.cpp 
    extern int varB; // 使用file1.cpp中定义的全局变量 
    extern int varA; // 错误! varA是static类型, 无法在其他文件中使用 
    extern void funA(); // 使用file1.cpp中定义的函数 
    extern void funB(); // 错误! 无法使用file1.cpp文件中static函数

# 三、静态数据成员/成员函数（C++特有） #

C++重用了这个关键字，它表示属于一个类而不是属于此类的任何特定的对象的变量和函数。

静态类成员包括静态数据成员和静态函数成员。

1.  静态数据成员

类体中的数据成员的声明前加上static关键字，该数据成员就成为了该类的静态数据成员。和其他数据成员一样，静态数据成员也遵守public/protected/private访问规则。同时静态数据成员还具有以下特点。

1） 静态数据成员的定义

静态数据成员实际上是类域中的全局变量。所以，静态数据成员的定义（初始化）不应该被放在头文件中。其定义方式与全局变量相同。举例如下：

xxx.h文件            
     class base    
    {                
    private:         
        static const int _i;    //声明，标准c++支持有序类型在类体中初始化,但vc6不支持。 
    };       
        
    xxx.cpp文件              
    const int base::_i = 10;    //定义(初始化)时不受private和protected访问限制.

注：不要试图在头文件中定义（初始化）静态数据成员。在大多数情况下，这会引起重复定义。即使加上\#ifndef \#define \#endif或者\#pragma once也不行。

2） 静态数据成员被类的所有对象所共享，包括该类的派生类的对象。

#include <iostream> 
    using namespace std;    
        
    class base    
    {                     
    public:                   
        static int _num;    //声明 
    };      
                
    int base::_num = 0; //静态数据成员的真正定义 
                
    class derived : public base    
    {               
    };        
             
    int main()              
    {                  
        base a;                 
        derived b;              
        a._num++;                 
        cout<<"base class static data number _num is "<<a._num<<endl; // 1 
        b._num++;                
        cout<<"derived class static data number _num is "<<b._num<<endl;// 2 
        system("pause");    
        return 0;    
    }

3） 静态数据成员可以成为成员函数的可选参数，而普通数据成员则不可以。

class base    
    {       
    public:                
        static int _staticVar;      
        int _var;      
        void foo1(int i = _staticVar);//正确,_staticVar为静态数据成员 
        void foo2(int i = _var);//错误,_var为普通数据成员 
    };

4)★静态数据成员的类型可以是所属类的类型，而普通数据成员则不可以。普通数据成员的只能声明为所属类类型的指针或引用。举例如下:

class base    
    {                 
    public:              
        static base _object1;//正确，静态数据成员 
        base  object2;//错误 
        base *pObject;//正确，指针 
        base &mObject;//正确，引用 
    };

1.  静态数据成员的值在const成员函数中可以被合法的改变。举例如下：

class base    
    {                 
    public:                
        base()    
        {     
            _i = 0;    
            _val = 0;    
        }               
        mutable int _i;            
        static int _staticVal;            
        int _val;            
        void test() const    
        {       
            _i++;//正确，mutable数据成员 
            _staticVal++;//正确，static数据成员 
            _val++;//错误 
        }            
    };            
    int   base::_staticVal = 0;

1.  静态成员函数

1).静态成员函数的地址可用普通函数指针储存，而普通成员函数地址需要用类成员函数指针来储存。举例如下：

class base    
    {                    
        static int func1();                   
        int func2();                
    };      
                 
    int (*pf1)() = &base::func1;        //普通的函数指针 
    int (base::*pf2)() = &base::func2;  //成员函数指针

2).静态成员函数不可以调用类的非静态成员。因为静态成员函数不含this指针。  
3).静态成员函数不可以同时声明为 virtual、const、volatile函数。举例如下：

class base    
    {                    
        virtual static void func1();//错误 
        static void func2() const;//错误 
        static void func3() volatile;//错误 
    };

最后要说的一点是，静态成员是可以独立访问的，也就是说，无须创建任何对象实例就可以访问。

# 四、使用技巧 #

在循环体内和在函数内的static变量都是静态局部变量。

静态局部变量有以下特点：

1.  该变量在全局数据区分配内存；
2.  静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；
3.  静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0；
4.  它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束；

所以，在for循环类的static变量在下一次进入循环的时候，值是保存了的，为你上一次退出循环时候的值

测试代码:

#include "stdio.h"
    #include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    { 
    
        for (int i=0;i<10;i++)
        { 
            static int value = 1;
            value ++;
            cout <<"the "<< i << "th value is" << value<< endl;
        }
        
        // cout << "end value is " << value << endl;
    
        return 0;
    }

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