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static静态成员变量、成员函数的作用

static静态成员变量、成员函数的作用

作者: Sep_D_Dai | 来源:发表于2019-10-29 09:49 被阅读0次

      数据成员可以分为静态变量、非静态变量两种。
      静态成员:静态类中的成员加入static修饰符,即是静态成员,可以使用类名+静态成员名访问此静态成员,因为静态成员存在于内存,非静态成员需要实例化才会分配内存,所以 静态成员不能访问非静态成员,因为静态成员存在于内存,所以非静态成员可以直接访问类中的静态成员。
      非静态成员:所有没有加static的成员都是非静态成员,当类被实例化后,可以通过实例化的类名进行访问,非静态成员的生存期决定于该类的生存期,而静态成员则不存在生存期的概念,因为静态成员始终驻留在内存中。
      一个类中可以包含静态成员和非静态成员,类中也包括静态构造函数和非静态构造函数。
    以下分两方面来说,第一方面主要是相对于面向过程而言,在这方面不涉及类;另一方面相对于面向对象来说,主要说明static在类中的作用。
    一、在面向过程设计中的static关键字
    1、静态全局变量
    定义:在全局变量前加上关键字static,该变量就被定义成一个静态全局变量。
    特点:
       A 、该变量在全局数据区分配内存
       B、初始化:如果不显式初始化,那么将被饮食初始化为0(自动变量是随机的,除非是显式初始化)
       C、该变量只在本源文件可见,严格地讲,应该从定义之处开始到本文件结束。

    1.  #include <iostream>  
    
    3.  using namespace std;  
    
    5.  void fun();  
    
    7.  static int n;  
    
    9.  void main()  
    10.  {  
    11.  n = 20;  
    12.  cout<<n<<endl;  
    13.  fun();  
    
    15.  }  
    
    17.  void fun()  
    18.  {  
    19.  n++;  
    20.  cout<<n<<endl;  
    21.  }
    

                          输出 20 21

      D、文件作用域下声明的const的常量默认为static存储类型。
        静态变量都在全局数据区分配内存,包括静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下:
        代码区
        全局数据区
        堆区
        栈区
      一般在程序中,由new产生的动态数据区放在堆区中,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区中。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。
      如果把上例中的
        static int n;修改为
        nt n;//全局变量。它可以实现变量在文件中的共享
      但是静态全局变量有以下好处:
        在其他文件中可以定义相同名字的变量,而不会发生冲突。

    #include <iostream>    
    using namespace std;    
    void fun();    
    static int n;    
    void main()  
    {  
        n = 20;  
        cout<<n<<endl;  
        fun();  
          
    }  
    
        
    FILE 2  
    #include <iostream>    
    using namespace std;    
    extern int n;    
    void fun()  
    {  
        n++;  
        cout<<n<<endl;  
    } 
    

    2、静态局部变量

    定义:在局部变量前加上static关键字时,就定义了静态局部变量。

    
    1.  FILE 3   
    2.  #include <iostream>  
    
    4.  using namespace std;  
    
    6.  void fun();  
    
    8.  void main()  
    9.  {  
    10.  fun();  
    11.  fun();  
    12.  fun();  
    
    14.  }  
    
    16.  void fun()  
    17.  {  
    18.  static int n = 10;  
    19.  n++;  
    20.  cout<<n<<endl;  
    21.  }  
    

      通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存,但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。但是有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存,通常的想法是定义一个全局变量来实现,但是这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。

      静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值。

    特点:

    A、该变量在全局数据区分配内存
    B、初始化:如果不是显式初始化,那么将被隐式初始化为0,以后的函数调用不再进行初始化。
    C、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,其作用域也随之结束。

    3、静态函数与普通函数不同,它只能在声明它的文件当中可见,不能被其他文件使用。

    1.  FILE 4   
    2.  #include <iostream>  
    
    4.  using namespace std;  
    
    6.  static void fun();  
    
    8.  void main()  
    9.  {  
    10.  fun();  
    
    12.  }  
    
    14.  void fun()  
    15.  {  
    16.  int n = 10;  
    17.  n++;  
    18.  cout<<n<<endl;  
    19.  }  
    
    定义静态函数的好处:静态函数不能被其他文件使用。在其他文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突。
    
    二、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。
    
    [cpp] [view plain](http://blog.csdn.net/kerry0071/article/details/25741425/#) [copy](http://blog.csdn.net/kerry0071/article/details/25741425/#)
    
    1.  #include <iostream>  
    
    3.  using namespace std;  
    
    5.  class MyClass  
    6.  {  
    7.  public:  
    8.  MyClass(int a, int b, int c);  
    9.  void fun();  
    10.  private:  
    11.  int a,b,c;  
    12.  static int sum;//声明静态数据成员  
    13.  };  
    
    15.  int MyClass::sum = 0;  
    16.  MyClass::MyClass(int a, int b, int c)  
    17.  {  
    18.  this->a = a;  
    19.  this->b = b;  
    20.  this->c = c;  
    21.  sum += a+b+c;  
    22.  }  
    
    24.  void MyClass::fun()  
    25.  {  
    26.  cout<<"sum = "<<sum<<endl;  
    27.  }  
    28.  void main()  
    29.  {  
    30.  MyClass M(1,2,3);  
    31.  M.fun();  
    
    33.  MyClass N(4,5,6);  
    34.  N.fun();  
    35.  }  
    

      从以上的程序可以看出,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。即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。应该在类外定义。
      静态数据成员和普通数据成员一样遵从public、private、protected访问规则。
      由于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,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时作用域就可见。即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它。静态数据成员的初始化与一般数据成员的初始化不同,即它的初始化格式为:

        <数据类型><类名>::<静态数据成员> = <值>

      类的静态数据成员有两种访问方式:
      如果静态数据成员的访问权限允许的话,即为public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。比如对一个存款类,每个实例的利息都是相同的,所以把利息可以设为存款类的静态数据成员。这有两个好处,一是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,所以节省了存储空间。二是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:
    (1)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他全局名字冲突的可能性;
    (2)可以实现信息隐藏。静态数据成员可以使private成员,而全局变量不能。

    4、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,都是在类的内部实现,属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐藏了一个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指针是缺省的、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。

    1.  #include <iostream>  
    
    3.  using namespace std;  
    
    5.  class MyClass  
    6.  {  
    7.  public:  
    8.  MyClass(int a, int b, int c);  
    9.  static void fun();  
    10.  private:  
    11.  int a,b,c;  
    12.  static int sum;//声明静态数据成员  
    13.  };  
    
    15.  int MyClass::sum = 0;  
    16.  MyClass::MyClass(int a, int b, int c)  
    17.  {  
    18.  this->a = a;  
    19.  this->b = b;  
    20.  this->c = c;  
    21.  sum += a+b+c;  
    22.  }  
    
    24.  void MyClass::fun()  
    25.  {  
    26.  cout<<"sum = "<<sum<<endl;  
    27.  }  
    28.  void main()  
    29.  {  
    30.  MyClass M(1,2,3);  
    31.  M.fun();  
    
    33.  MyClass N(4,5,6);  
    34.  N.fun();  
    35.  MyClass::fun();//静态成员函数的访问  
    36.  }  
    

    关于静态成员函数,可以总结以下几点:

    (1)出现在类体外的函数不能指定关键字static;(类的成员函数,在类外定义,不需要(也不能)加static关键字)

    (2)静态成员之间可以互相访问,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;

    (3)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;

    (4)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;

    (5)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;

    (6)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调用静态成员函数。

    静态函数主要为了调用方便,不需要生成对象就能调用

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