static 关键字

static对象如果出现在类中,那么该对象即使从未被使用到,它也会被构造以及析构。而函数中的static对象,如果该函数从未被调用,这个对象也就绝不会诞生,但是在函数每次被调用时检查对象是否需要诞生。

下面详细说说static的功能以及它的来龙去脉:

static作为编程语言里面一种重要的数据类型,它的地位在面试的过程里也是相当的高。

为什么要引入static

  函数内部定义的变量,在程序执行到它的定义处时,编译器为它在栈上分配空间,大家知道,函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉,这样就产生了一个问题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时,如何实现?最容易想到的方法是定义一个全局的变量,但定义为一个全局变量有许多缺点,最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围(使得在此函数中定义的变量,不仅仅受此函数控制)。

什么时候用static

  需要一个数据对象为整个类而非某个对象服务,同时又力求不破坏类的封装性,即要求此成员隐藏在类的内部,对外不可见。

static的内部机制

  静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用,所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。

  这样,它的空间分配有三个可能的地方,一是作为类的外部接口的头文件,那里有类声明;二是类定义的内部实现,那里有类的成员函数定义;三是应用程序的main()函数前的全局数据声明和定义处。

  静态数据成员要实际地分配空间,故不能在类的声明中定义(只能声明数据成员)。类声明只声明一个类的“尺寸和规格”,并不进行实际的内存分配,所以在类声明中写成定义是错误的。它也不能在头文件中类声明的外部定义,因为那会造成在多个使用该类的源文件中,对其重复定义。

  static被引入以告知编译器,将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间,静态

  数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化,注意静态成员嵌套时,要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。

static的优势

  可以节省内存,因为它是所有对象所公有的,因此,对多个对象来说,静态数据成员只存储一处,供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样,但它的值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次,保证所有对象存取更新后的相同的值,这样可以提高时间效率。

应用格式(C++)

  引用静态数据成员时,采用如下格式:

  <类名>::<静态成员名>

  如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员),可在程序中,按上述格式来引用静态数据成员。

注意事项

  (1)类的静态成员函数是属于整个类而非类的对象,所以它没有this指针,这就导致了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数。

  (2)不能将静态成员函数定义为虚函数。(注意:如果在static函数加上virtual关键字就会报出这样子的错误error: Semantic Issue: 'virtual' can only appear on non-static member functions,大家懂了吧!

)

  (3)由于静态成员声明于类中,操作于其外,所以对其取地址操作,就多少有些特殊,变量地址是指向其数据类型的指针,函数地址类型是一个“nonmember函数指针”。

  (4)由于静态成员函数没有this指针,所以就差不多等同于nonmember函数,结果就产生了一个意想不到的好处:成为一个callback函数,使得我们得以将C++和C-based X Window系统结合,同时也成功的应用于线程函数身上。

  (5)static并没有增加程序的时空开销,相反她还缩短了子类对父类静态成员的访问时间,节省了子类的内存空间。

  (6)静态数据成员在<定义或说明>时前面加关键字static。

  (7)静态数据成员是静态存储的,所以必须对它进行初始化。

  (8)静态成员初始化与一般数据成员初始化不同:

  初始化在类体外进行,而前面不加static,以免与一般静态变量或对象相混淆

  初始化时不加该成员的访问权限控制符private,public等

  初始化时使用作用域运算符来标明它所属类

  所以我们得出静态数据成员初始化的格式

  <数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>

  (9)为了防止父类的影响,可以在子类定义一个与父类相同的静态变量,以屏蔽父类的影响。这里有一点需要注意:我们说静态成员为父类和子类共享,但我们有重复定义了静态成员,这会不会引起错误呢?不会,我们的编译器采用了一种绝妙的手法:name-mangling 用以生成唯一的标志。在各通信公司的笔试面试中经常出现的考题就是static的作用及功能。

(1)面向对象的static关键字

  1、静态数据成员

  在类内数据成员的声明前加上关键字static,该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。

  //Example 1

  #include <iostream.h>

  class Myclass

  {

  public:

  Myclass(int a,int b,int c);

  void GetSum();

  private:

  int a,b,c;

  static int Sum;//声明静态数据成员

  };

  int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员

  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,静态数据成员有以下特点:

  对于非静态数据成员,每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个,静态数据成员在程序中也只有一份拷贝,由该类型的所有对象共享访问。也就是说,静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说,静态数据成员只分配一次内存,供所有对象共用。所以,静态数据成员的值对每个对象都是一样的,它的值可以更新;

  静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间,所以不能在类声明中定义。在Example 5中,语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员;

  静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则;

  因为静态数据成员在全局数据区分配内存,属于本类的所有对象共享,所以,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时其作用域就可见,即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它.

  类的静态数据成员有两种访问形式:

  <类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名>

  如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员),可在程序中,按上述格式来引用静态数据成员 ;

  静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类,每个实例的利息都是相同的。所以,应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处,第一,不管定义多少个存款类对象,利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存,所以节省存储空间。第二,一旦利息需要改变时,只要改变一次,则所有存款类对象的利息全改变过来了;

  同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势:

  静态数据成员没有进入程序的全局名字空间,因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性;

  可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员,而全局变量不能;

  2、静态成员函数

  与静态数据成员一样,我们也可以创建一个静态成员函数,它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样,都是类的内部实现,属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针,this指针指向类的对象本身,因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下,this 是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比,静态成员函数由于不是与任何的对象相联系,因此它不具有this指针。从这个意义上讲,它无法访问属于类对象的非静态数据成员,也无法访问非静态成员函数,它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。

  //Example 2

  #include <iostream.h>

  class Myclass

  {public:

  Myclass(int a,int b,int c);

  static void GetSum();/声明静态成员函数

  private:

  int a,b,c;

  static int Sum;//声明静态数据成员

  };

  int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员

  Myclass::Myclass(int a,int b,int c)

  { this->a=a;

  this->b=b;

  this->c=c;

  Sum+=a+b+c; //非静态成员函数可以访问静态数据成员

  }

  void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现

  {

// cout<<a<<endl; //错误代码,a是非静态数据成员

  cout<<"Sum="<<Sum<<endl;

  }

  void main()

  { Myclass M(1,2,3);

  M.GetSum();

  Myclass N(4,5,6);

  N.GetSum();

  Myclass::GetSum();

  }

  关于静态成员函数,可以总结为以下几点:

  出现在类体外的函数定义不能指定关键字static;

  静态成员之间可以相互访问,包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数

  非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员;

  静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员;

  由于没有this指针的额外开销,因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长;

  调用静态成员函数,可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数,也可以直接使用如下格式:

  <类名>::<静态成员函数名>(<参数表>)

  调用类的静态成员函数。

作用

  static静态变量声明符。在声明它的程序块,子程序块或函数内部有效,值保持,在整个程序期间分配存储器空间,编译器默认值0。

  是C++中很常用的修饰符,它被用来控制变量的存储方式和可见性

(2)面向过程的static关键字:功能:隐藏作用、值保持。

  1. 隐藏作用。当我们同时编译多个文件时,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。如果加了static,就会对其它源文件隐藏。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量,而不必担心命名冲突。Static可以用作函数和变量的前缀,对于函数来讲,static的作用仅限于隐藏,而对于变量,static还有下面两个作用。
  2. 保持变量内容的持久。存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和static变量,只不过和全局变量比起来,static可以控制变量的可见范围,说到底static还是用来隐藏的。
  3. 默认初始化为0。其实全局变量也具备这一属性,因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区,内存中所有的字节默认值都是0x00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵,我们可以一个一个地把所有元素都置0,然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的,就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用,但又觉得每次在字符数组末尾加’\
    0’太麻烦。如果把字符串定义成静态的,就省去了这个麻烦,因为那里本来就是’\0’。

总之,首先static的最主要功能是隐藏,其次因为static变量存放在静态存储区,所以它具备持久性和默认值0

另外,记住c++的一个哲学基础:你不应该为你并不使用的东西付出任何代价。

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