c++關於變數

　　範圍:變數名有效範圍
　　存在期:變數在程式中存在的時期.
　　儲存方式:auto, register, extern, static
　　儲存空間類型: 棧(stack):自動分配和清除的變數.如:局部變數和函數參數等
　　堆(heap):由malloc等函數分配的空間.
　　(在c++裡這叫自由儲存區,而把new得來的空間叫做堆)
　　全域/靜態儲存區:儲存全域變數和靜態變數.
　　常量儲存區:儲存常量(常量字串,magic number等),不允許修改.

	類型	補充	範圍	存在期	初始化
外部定義(函數外面)	全域變數(外部變數)	為了後定義先使用:可用extern外部變數說明.	全域	全程	一次初始化
	靜態外部變數		檔案	全程
	外部數組		全域	全程
	靜態函數		檔案	n/a	n/a
	普通函數		全域	n/a	n/a
內部定義(函數裡面)	靜態局部數組		局部	全程	一次初始化
	靜態局部變數	在函數外只能賦一次值	局部	全程	一次初始化
	普通局部變數(自動變數)		局部	局部

　　凡是存在期為全程的對象(變數,數組等)都具有”一次初始化”的特性,即只在程式開始前初始化一次(之後再遇到初始化語句就會跳過,當然其他指派陳述式不會跳過).
　　它們都分配在全域/靜態儲存區.
　　它們初始化時的右值可以是一個初始設定式(由文字量/符號常量/基本運算子(賦值和自增減運算子例外)組成).若沒有初始化語句,會自動置零(包括數組).

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static有兩種用法：面向過程程式設計中的static和物件導向程式設計中的static。前者應用於普通變數和函數，不涉及類；後者主要說明static在類中的作用。

面向過程設計中的static

全域變數、局部變數、靜態全域變數、靜態局部變數的區別

C++變數根據定義的位置的不同的生命週期，具有不同的範圍，範圍可分為6種：全域範圍，局部範圍，語句範圍，類範圍，命名空間範圍和檔案範圍。

從範圍看：

全域變數具有全域範圍。全域變數只需在一個源檔案中定義，就可以作用於所有的源檔案。當然，其他不包含全域變數定義的源檔案需要用extern 關鍵字再次聲明這個全域變數。

靜態局部變數具有局部範圍，它只被初始化一次，自從第一次被初始化直到程式運行結束都一直存在，它和全域變數的區別在於全域變數對所有的函數都是可見的，而靜態局部變數只對定義自己的函數體始終可見。

局部變數也只有局部範圍，它是自動對象（auto），它在程式運行期間不是一直存在，而是只在函數執行期間存在，函數的一次調用執行結束後，變數被撤銷，其所佔用的記憶體也被收回。

靜態全域變數也具有全域範圍，它與全域變數的區別在於如果程式包含多個檔案的話，它作用於定義它的檔案裡，不能作用到其它檔案裡，即被static關鍵字修飾過的變數具有檔案範圍。這樣即使兩個不同的源檔案都定義了相同名字的靜態全域變數，它們也是不同的變數。

從分配記憶體空間看：
全域變數，靜態局部變數，靜態全域變數都在靜態儲存區配置空間，而局部變數在棧裡分配空間

 

 

全域變數本身就是靜態儲存方式， 靜態全域變數當然也是靜態儲存方式。這兩者在儲存方式上並無不同。這兩者的區別雖在於非靜態全域變數的範圍是整個來源程式，當一個來源程式由多個源檔案組成時，非靜態全域變數在各個源檔案中都是有效。 而靜態全域變數則限制了其範圍， 即只在定義該變數的源檔案內有效，在同一來源程式的其它源檔案中不能使用它。由於靜態全域變數的範圍局限於一個源檔案內，只能為該源檔案內的函數公用，因此可以避免在其它源檔案中引起錯誤。

    1)、靜態變數會被放在程式的待用資料儲存區（資料區段）(全域可見)中，這樣可以在下一次調用的時候還可以保持原來的賦值。這一點是它與堆棧變數和堆變數的區別。
　　2)、變數用static告知編譯器，自己僅僅在變數的作用範圍內可見。這一點是它與全域變數的區別。

從以上分析可以看出， 把局部變數改變為靜態變數後是改變了它的儲存方式即改變了它的生存期。把全域變數改變為靜態變數後是改變了它的範圍，限制了它的使用範圍。因此static 這個說明符在不同的地方所起的作用是不同的。應予以注意。

Tips:
　　A.若全域變數僅在單個C檔案中訪問，則可以將這個變數修改為靜態全域變數，以降低模組間的耦合度；
　　B.若全域變數僅由單個函數訪問，則可以將這個變數改為該函數的靜態局部變數，以降低模組間的耦合度；
　　C.設計和使用訪問動態全域變數、靜態全域變數、靜態局部變數的函數時，需要考慮重入問題，因為他們都放在待用資料儲存區，全域可見；
    D.如果我們需要一個可重新進入的函數，那麼，我們一定要避免函數中使用static變數(這樣的函數被稱為：帶“內部儲存空間”功能的的函數)
    E.函數中必須要使用static變數情況:比如當某函數的傳回值為指標類型時，則必須是static的局部變數的地址作為傳回值，若為auto類型，則返回為錯指標。

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static 全域變數:改變作用範圍，不改變儲存位置

static 局部變數：改變儲存位置，不改變作用範圍

靜態函數 ：在函數的傳回型別前加上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，它只能在聲明它的檔案當中可見，不能被其它檔案使用。

                如果在一個源檔案中定義的函數，只能被本檔案中的函數調用，而不能被同一程式其它檔案中的函數調用，這種函數也稱為內建函式。定義一個內建函式，只需在函數類型前再加一個“static”關鍵字即可。

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二、物件導向的static關鍵字（類中的static關鍵字）

待用資料成員有以下特點：

　　對於非待用資料成員，每個類對象都有自己的拷貝。而待用資料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，待用資料成員在程式中也只有一份拷 貝，由該類型的所有對象共用訪問。也就是說，待用資料成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說，待用資料成員只分配一次記憶體，供所有對象共 用。所以，待用資料成員的值對每個對象都是一樣的，它的值可以更新；

　　待用資料成員儲存在全域資料區。待用資料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;是定義待用資料成員；

　　待用資料成員和普通資料成員一樣遵從public,protected,private訪問規則；

　　因為待用資料成員在全域資料區分配記憶體，屬於本類的所有對象共用，所以，它不屬於特定的類對象，在沒有產生類對象時其範圍就可見，即在沒有產生類的執行個體時，我們就可以操作它；

　　待用資料成員初始化與一般資料成員初始化不同。待用資料成員初始化的格式為：

　　＜資料類型＞＜類名＞::＜待用資料成員名＞=＜值＞

　　類的待用資料成員有兩種訪問形式：

　　＜類對象名＞.＜待用資料成員名＞ 或 ＜類類型名＞::＜待用資料成員名＞

　　如果待用資料成員的存取權限允許的話（即public的成員），可在程式中，按上述格式來引用待用資料成員 ；

　　待用資料成員主要用在各個對象都有相同的某項屬性的時候。比如對於一個存款類，每個執行個體的利息都是相同的。所以，應該把利息設為存款類的待用資料成員。這 有兩個好處，第一，不管定義多少個存款類對象，利息資料成員都共用分配在全域資料區的記憶體，所以節省儲存空間。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；

　　同全域變數相比，使用待用資料成員有兩個優勢：

　　待用資料成員沒有進入程式的全域名字空間，因此不存在與程式中其它全域名字衝突的可能性；

　　可以實現資訊隱藏。待用資料成員可以是private成員，而全域變數不能；

　　2、靜態成員函數

　　與待用資料成員一樣，我們也可以建立一個靜態成員函數，它為類的全部服務而不是為某一個類的具體物件服務。靜態成員函數與待用資料成員一樣，都是類的內部 實現，屬於類定義的一部分。 普通的成員函數一般都隱含了一個this指標，this指標指向類的對象本身，因為普通成員函數總是具體的屬於某個類的具體對象的。通常情況下，this 是預設的。如函數fn()實際上是this->fn()。但是與普通函數相比，靜態成員函數由於不是與任何的對象相聯絡，因此它不具有this指 針。從這個意義上講，它無法訪問屬於類對象的非待用資料成員，也無法訪問非靜態成員函數，它只能調用其餘的靜態成員函數。

關於靜態成員函數，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待用資料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待用資料成員；

　　靜態成員函數不能訪問非靜態成員函數和非待用資料成員；

　　由於沒有this指標的額外開銷，因此靜態成員函數與類的全域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標調用靜態成員函數，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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　　static靜態變數聲明符。 在聲明它的程式塊，子程式塊或函數內部有效，值保持，在整個程式期間分配儲存空間空間，編譯器預設值0。

　　是C++中很常用的修飾符，它被用來控制變數的儲存方式和可見度。

　　2、為什麼要引入static?

　　函數內部定義的變數，在程式執行到它的定義處時，編譯器為它在棧上分配空間，大家知道，函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時會釋放掉，這樣就產生了一個問題: 如果想將函數中此變數的值儲存至下一次調用時，如何?？ 最容易想到的方法是定義一個全域的變數，但定義為一個全域變數有許多缺點，最明顯的缺點是破壞了此變數的存取範圍（使得在此函數中定義的變數，不僅僅受此函數控制）。

　　3、什麼時候用static?

　　需要一個資料對象為整個類而非某個物件服務,同時又力求不破壞類的封裝性,即要求此成員隱藏在類的內部，對外不可見。

　　4、static的內部機制：

　　待用資料成員要在程式一開始運行時就必須存在。因為函數在程式運行中被調用，所以待用資料成員不能在任何函數內分配空間和初始化。

　　這樣，它的空間分配有三個可能的地方，一是作為類的外部介面的標頭檔，那裡有類聲明；二是類定義的內部實現，那裡有類的成員函數定義；三是應用程式的main（）函數前的全域資料聲明和定義處。

　　待用資料成員要實際地分配空間，故不能在類的聲明中定義（只能聲明資料成員）。類聲明只聲明一個類的“尺寸和規格”，並不進行實際的記憶體配置，所以在類聲明中寫成定義是錯誤的。它也不能在標頭檔中類聲明的外部定義，因為那會造成在多個使用該類的源檔案中，對其重複定義。

　　static被引入以告知編譯器，將變數儲存在程式的靜態儲存區而非棧上空間，靜態

　　資料成員按定義出現的先後順序依次初始化，注意靜態成員嵌套時，要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

　　5、static的優勢：

　　可以節省記憶體，因為它是所有對象所公有的，因此，對多個對象來說，待用資料成員只儲存一處，供所有對象共用。待用資料成員的值對每個對象都是一樣，但它的值是可以更新的。只要對待用資料成員的值更新一次，保證所有對象存取更新後的相同的值，這樣可以提高時間效率。

　　6、引用待用資料成員時，採用如下格式：

　　<類名>::<靜態成員名>

　　如果待用資料成員的存取權限允許的話(即public的成員)，可在程式中，按上述格式

　　來引用待用資料成員。

　　7、注意事項：

　　(1)類的靜態成員函數是屬於整個類而非類的對象，所以它沒有this指標，這就導致

　　了它僅能訪問類的待用資料和靜態成員函數。

　　(2)不能將靜態成員函數定義為虛函數。

　　(3)由於靜態成員聲明於類中，操作於其外，所以對其取地址操作，就多少有些特殊

　　，變數地址是指向其資料類型的指標 ，函數地址類型是一個“nonmember函數指標”。

　　(4)由於靜態成員函數沒有this指標，所以就差不多等同於nonmember函數，結果就

　　產生了一個意想不到的好處：成為一個callback函數，使得我們得以將C++和C-based X W

　　indow系統結合，同時也成功的應用於線程函數身上。

　　(5)static並沒有增加程式的時空開銷，相反她還縮短了子類對父類靜態成員的訪問

　　時間，節省了子類的記憶體空間。

　　(6)待用資料成員在<定義或說明>時前面加關鍵字static。

　　(7)待用資料成員是靜態儲存的，所以必須對它進行初始化。

　　(8)靜態成員初始化與一般資料成員初始化不同:

　　初始化在類體外進行，而前面不加static，以免與一般靜態變數或對象相混淆；

　　初始化時不加該成員的存取權限控制符private，public等；

　　初始化時使用範圍運算子來標明它所屬類；

　　所以我們得出待用資料成員初始化的格式：

　　<資料類型><類名>::<待用資料成員名>=<值>

　　(9)為了防止父類的影響，可以在子類定義一個與父類相同的靜態變數，以屏蔽父類的影響。這裡有一點需要注意：我們說靜態成員為父類和子類共用，但我們有重複定義了靜態成員，這會不會引起錯誤呢？不會，我們的編譯器採用了一種絕妙的手法：name-mangling 用以產生唯一的標誌。

文章出處：飛諾網(http://www.diybl.com/course/3_program/c++/cppjs/20090902/173451.html)