C++那些細節--static關鍵字__C++

static也是我們經常用到的關鍵字，關於static有很多用法，而且在面向過程和物件導向編程中，static有著不同的意義。之前總是記不住，於是，本人強迫症又發作了，一定要搞懂它。。。

一.面向過程編程中的static關鍵字 1.靜態全域變數 靜態全域變數:

// C++Test.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>#include <string>using namespace std;static int s_test;int nons_test;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){//靜態全域變數預設初始化為0cout<<"static :"<<s_test<<endl;//非靜態全域變數預設初始化也是0,但如果是局部非靜態變數，在VS中直接報錯，不能通過編譯cout<<"non-static: "<<nons_test<<endl;system("pause");return 0;}

結果： static :0
non-static: 0
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我們在運行程式時，記憶體分為代碼區，全域資料區，堆區，棧區。正常的臨時變數auto等都在棧區，生命週期是函數結束，而new出來的對象一般都在堆區，聲明周期由我們控制，new時開始，delete時結束。而全域資料區則儲存全域變數以及靜態變數，他們的生命週期是整個程式的運行周期。
使用靜態全域變數和使用普通全域變數的差別： 1）如果全域變數在標頭檔中，或者使用和定義都在同一個檔案中，靜態全域變數和普通全域變數是相同的。

//StaticTest.h標頭檔中分別定義靜態全域變數和普通全域變數static int static_num = 20;int nonstatic_num = 30;

// C++Test.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//全域變數在標頭檔或者本檔案中兩者沒有什麼區別#include "stdafx.h"#include <iostream>#include <string>#include "StaticTest.h"#include "StaticTest1.h"using namespace std;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){//如果靜態變數在標頭檔中或者本檔案中，可以訪問靜態全域變數cout<<"static :"<<static_num<<endl;//如果靜態變數在標頭檔中或者本檔案中，可以訪問非靜態全域變數cout<<"non-static: "<<nonstatic_num<<endl;system("pause");return 0;}

結果： static :20
non-static: 30
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2）如果全域變數在.cpp檔案中，普通全域變數是全域可見的，即其他檔案也可見，但是要使用時，就要在其他檔案中添加extern關鍵字。而且如果不添加的話，在這個檔案再聲明同名的變數，是會報錯的。但是使用靜態全域變數就可以解決這個問題，靜態全域變數在其他檔案中是不可見的，我們不需要關注其他檔案中的全域變數，也不會出現不能使用同名全域變數的問題啦。

//.h檔案#ifndef __STATICTEST1_H_#define __STATICTEST1_H_#pragma onceclass StaticTest1{public:StaticTest1(void);virtual ~StaticTest1(void);};#endif//.cpp檔案#include "stdafx.h"#include "StaticTest1.h"//在.cpp檔案中定義全域變數static int static_test = 10;int nonstatic_test = 20;StaticTest1::StaticTest1(void){}StaticTest1::~StaticTest1(void){}

main函數檔案：

// C++Test.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>#include "StaticTest1.h"using namespace std;extern int nonstatic_test;extern int static_test;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){//如果靜態變數在其他.cpp檔案中，不可以訪問靜態全域變數，即使在本檔案使用extern聲明也不行//cout<<"static :"<<static_test<<endl;//如果靜態變數在其他.cpp檔案中，可以訪問非靜態全域變數，但是要在本檔案使用extern聲明cout<<"non-static: "<<nonstatic_test<<endl;system("pause");return 0;}

不添加extern時，靜態全域變數為未定義，而即使添加extern聲明也會報錯： C++Test2.obj : error LNK2001: 無法解析的外部符號 "int static_test" (?static_test@@3HA)
1>: fatal error LNK1120: 1 個無法解析的外部命令


關於靜態全域變數，有下面三點要注意： 1）靜態全域變數如果未初始化，會被預設初始化為0，而非靜態全域變數，注意是全域變數，也是初值為0。（非靜態非全域變數如果未初始化在VS中會直接報錯的） 2）靜態全域變數在全域資料區非配記憶體，所以變數的生存期是整個程式的運行周期。（局部靜態變數的生存期也是整個程式運行周期） 3）靜態全域變數在變數聲明的檔案是可見的，但是在其他檔案中是不可見的。
關於全域變數： 如果我們將全域變數直接放在標頭檔中，變數會隨著標頭檔的引入，引入到各個檔案中。有時候這是我們不想看到的，所以另一種方法是將全域變數放在.cpp檔案中，這樣，全域變數就不會隨著.h檔案到處引入，不是全域可見。但是，這樣這個變數仍然是全域變數，要想在另外的檔案中使用這個變數，就要在這個檔案中使用extern關鍵字聲明一下。如果不聲明，就會出現變數未聲明的情況。如果直接在這個變數再定義一個同名的變數，就會出現沖定義的情況，這也是我們不想看到的，如果全域變數僅僅在本檔案中有用，那麼不如直接使用靜態全域變數。

2.靜態局部變數 局部變數，即儲存在棧空間的變數，我們在調用函數時，變數初始化，而函數調用結束時，局部變數的生存期就結束了，進而被銷毀。而有時候我們需要對兩次調用函數之間的變數進行儲存，最簡單的想法就是使用一個全域變數，但是這個變數就已經不屬於函數本身，而是全域可見，不符合局部性原理，給維護帶來了不便。而靜態局部變數剛好可以解決這個問題。靜態局部變數儲存在全域資料區，不會因函數結束而銷毀，並且在其他函數看來，靜態局部變數是不可見的，剛好滿足了我們的需求。
下面看一個例子：

// C++Test.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>#include <string>#include <vector>using namespace std;void TestFunc(){//定義一個靜態局部變數，但是這個變數僅僅在第一次的時候初始化，再次調用時不會再初始化static int static_num = 10;//但是普通局部變數，每次都會初始化int nonstatic_num = 10;static_num++;nonstatic_num++;cout<<"non_static: "<<nonstatic_num<<"  static :"<<static_num<<endl;}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){//調用10次該函數for(int i = 0; i < 10; i++)TestFunc();system("pause");return 0;}

結果：

non_static: 11  static :11
non_static: 11  static :12
non_static: 11  static :13
non_static: 11  static :14
non_static: 11  static :15
non_static: 11  static :16
non_static: 11  static :17
non_static: 11  static :18
non_static: 11  static :19
non_static: 11  static :20
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從上面的結果我們看出，函數被調用了10次，非靜態變數每次都被初始化，因而結果沒變。而靜態變數卻只被初始化了一次，因而每次結果都比上一次大1。

關於局部靜態變數要注意的幾點：

1）局部靜態變數也在全域資料區分配記憶體，不會因為函數調用結束而銷毀。

2）局部靜態變數在首次調用到該變數的時候進行初始化，之後再次調用時不會再進行初始化。並且局部靜態變數一般就在聲明處初始化，如果未顯示初始化，則預設初始化為0

3）局部靜態變數的生命週期為聲明時到程式結束，但是它的範圍卻是局部的，僅僅在該函數內，不會破壞局部性原理。

3.靜態函數 函數預設是全域可見的，而如果我們希望某個函數只在本檔案中可見，那麼可以將它聲明為靜態函數。這一點與靜態全域變數差不多。 一個例子：

//StaticTest.h#include <iostream>using namespace std;void NormalFuncTest();static void StaticFuncTest();

//StaticTest.cpp#include "stdafx.h"#include "StaticTest.h"void NormalFuncTest(){cout<<"Normal Func!"<<endl;}static void StaticFuncTest(){cout<<"Static Func!"<<endl;}

// C++Test.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//main函數#include "stdafx.h"#include <iostream>#include "StaticTest.h"using namespace std;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){NormalFuncTest();StaticFuncTest();system("pause");return 0;}

這個例子中有兩個函數，都定義在另一個檔案中，一個為普通函數，另一個為static函數。編譯一下，會出現如下錯誤：
\vs2012\vs12\vc\include\xlocnum(155): error C2129: 靜態函數“void StaticFuncTest(void)”已聲明但未定義

就是說，編譯器只看到了.h檔案中的聲明，但是看不到.cpp檔案中的實現。這樣，static的目的就達到啦。但是，如果將函數的實現放到了.h中，那麼，不管是不是靜態，都是可以使用的。

二.物件導向編程中的Static關鍵字 1.待用資料成員 在類中，成員也可以聲明為待用資料成員，而在物件導向編程中，static關鍵字又有了新的功能。 先來一個例子：

// C++Test.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>using namespace std;class StaticTest{private://此處為聲明，聲明一個靜態成員變數static int count;int id;public:StaticTest(int i): id(i){count++;}void Show(){cout<<"ID: "<<id<<endl;}static void ShowCount(){cout<<"Count: "<<count<<endl;}};//在類外定義並初始化靜態成員變數，由於定義時需要分配空間，所以不能在類聲明中定義int StaticTest::count = 0;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){StaticTest test1(1);StaticTest test2(2);test1.Show();test2.Show();StaticTest::ShowCount();system("pause");return 0;}

結果： ID: 1
ID: 2
Count: 2
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關於靜態成員變數有下面幾點： 1）靜態成員變數在一個類中只有一份，由該類所有的對象所共用，待用資料成員只分配一次記憶體。而非靜態成員變數則是每個對象都有一份自己的拷貝。 2）靜態成員變數遵循public,private,protected的訪問規則 3）待用資料成員在全域資料區分配記憶體，屬於本類所有對象共用，但是它不屬於任何一個對象，所以即使沒有產生對象時也可以使用靜態成員變數。 4） 靜態成員變數的初始化比較特殊，不能直接像普通成員變數那樣在類中給初值，更不能像非成員變數那樣直接初始化，靜態成員變數需要在類的定義中聲明，然後再類外面，用<類型><類名>::<變數名> = <值>的格式來初始化。如上面的例子中:int StaticTest::count = 0; 5）訪問靜態成員變數的方式也有兩種，一種是與普通成員變數的訪問方式一樣，<對象名>.<待用資料成員>。另一種是靜態成員變數特有的方式<類名>::<待用資料成員>

2.靜態成員函數

還是上面的那個例子，加了一部分功能：

// C++Test.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>using namespace std;class StaticTest{private://此處為聲明，聲明一個靜態成員變數static int count;int id;public:StaticTest(int i): id(i){count++;}void Show(){//但是非靜態成員函數可以訪問靜態成員函數和變數cout<<"ID: "<<id<<"  Count: "<<count<<endl;}static void ShowCount(){//靜態成員函數不能訪問非靜態成員，非靜態成員函數也不行。//cout<<"ID: "<<id<<endl;     error C2597: 對非靜態成員“StaticTest::id”的非法引用//Show();:                    error C2352: “StaticTest::Show”: 非靜態成員函數的非法調用cout<<"Count: "<<count<<endl;}};//在類外定義並初始化靜態成員變數，由於定義時需要分配空間，所以不能在類聲明中定義int StaticTest::count = 0;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){StaticTest test1(1);StaticTest test2(2);test1.Show();test2.Show();StaticTest::ShowCount();system("pause");return 0;}

結果：

ID: 1  Count: 2
ID: 2  Count: 2
Count: 2
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關於靜態成員函數注意的地方：

1）靜態成員函數可以訪問靜態成員函數和靜態成員變數。但是靜態成員函數不能訪問普通成員變數和普通成員函數。（因為靜態成員函數沒有this指標，屬於共用）

2）非靜態成員函數可以訪問靜態成員變數和靜態成員函數。

3）定義在類外的靜態成員函數不能加static，聲明時加個static即可，定義時和普通成員函數相同。

4）靜態成員函數與靜態成員變數的調用規則一致，都不需要有對象就能調用。可以使用正常方法，也可以使用類名：：調用。