2.18 C++类与static关键字
参考:http://www.weixueyuan.net/view/6349.html
总结:
类中的成员变量或成员函数一旦与static关键字相结合,则该成员变量或成员函数就是属于类的,而不是再是属于任何一个对象的,当然任何一个对象都可以共享该成员变量及成员函数。
静态成员变量在类内部声明之后还需要进行定义操作。在C++语法中规定静态成员变量会被默认初始化为0,类外定义可有可无。
首先静态成员变量的定义必须在任何程序块之外;其次调用该变量的时候可以直接用类名加上域解析符“::”加上变量名的形式,这是静态成员变量特有的引用方式;在类外部进行定义的时候static关键字是不需要的。
静态成员变量不会影响类及其对象的大小,也即sizeof结果不会受到影响。
静态成员函数只能访问静态成员变量,而不能访问非静态成员变量。普通成员函数(包括构造函数和析构函数)既可以访问普通成员变量,同时又可以访问静态成员变量。
由于静态成员变量和静态成员函数都是属于类,而不是属于对象,因此静态成员函数内部也不存在this指针,因为静态成员函数不属于对象。
在静态成员函数内部可以声明静态变量,注意不是静态成员变量。如果在静态成员函数内部声明一个静态变量,则该类的所有对象将共享这个变量。
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到目前为止,我们设计的类中所有的成员变量和成员函数都是属于对象的,如我们在前面定义的book类,利用book类声明两个对象Alice和Harry,这两个对象均拥有各自的price和title成员变量,同时还拥有类中所有的成员函数。
除了这种情况以外,我们还有另外一种类型的成员,那就是与static结合的成员变量和成员函数。类中的成员变量或成员函数一旦与static关键字相结合,则该成员变量或成员函数就是属于类的,而不是再是属于任何一个对象的,当然任何一个对象都可以共享该成员变量及成员函数。
静态成员变量
静态成员变量声明非常简单,只需要将static关键字加在成员变量声明的前面即可,如例1所示,我们在例中声明了一个静态成员变量count,并将其设置为private属性。设计这个count变量主要是为了统计当前存活的student类对象的个数,当然这个类并不完善,通过这个例子,我们可以了解静态成员变量的声明语法。
例1:
class student
{
public:
student(){count ++;}
~student(){count --;}
private:
static int count;
//其它成员变量
};
静态成员变量在类内部声明之后还需要进行定义操作。
例2:
class student
{
public:
student(){count ++;}
~student(){count --;}
private:
static int count;
//其它成员变量
};
int student::count = ;
请仔细查看例2的代码,这段代码虽然与例1相比只是增添了一行代码,却是有几处需要我们特别留心。首先静态成员变量的定义必须在任何程序块之外;其次调用该变量的时候可以直接用类名加上域解析符“::”加上变量名的形式,这是静态成员变量特有的引用方式;在类外部进行定义的时候static关键字是不需要的。
在C++语法中规定静态成员变量会被默认初始化为0,类外定义可有可无。而实际上在一些编译器中,如果不加上类外的定义,会出现一些不可知的情况,故在实际设计程序的时候最好还是将类外定义加上。
静态成员变量不会影响类及其对象的大小,也即sizeof结果不会受到影响。在上面的例2中,无论我们是否声明count这个静态成员变量,sizeof(student)或者sizeof(student的对象)其结果都是不会变的。
静态成员变量属于类而不属于任何一个对象,如此一来可以实现数据共享功能,如例3所示。
例3:
#include<iostream>
using namespace std; class test
{
public:
static int num;
};
int test::num = ; int main()
{
test one;
test two;
test three;
cout<<test::num<<" "<<one.num<<" "<<two.num<<" "<<three.num<<endl;
test::num = ;
cout<<test::num<<" "<<one.num<<" "<<two.num<<" "<<three.num<<endl;
one.num = ;
cout<<test::num<<" "<<one.num<<" "<<two.num<<" "<<three.num<<endl;
two.num = ;
cout<<test::num<<" "<<one.num<<" "<<two.num<<" "<<three.num<<endl;
three.num = ;
cout<<test::num<<" "<<one.num<<" "<<two.num<<" "<<three.num<<endl;
return ;
}
程序运行结果:
1 1 1 1
5 5 5 5
8 8 8 8
4 4 4 4
2 2 2 2
在本例中,为了方便样式static成员变量的共享特性,我们将静态成员变量设为public属性,如此一来在类外可以方便调用。在类外我们先将静态成员变量进行定义,并初始化为1。在主函数中我们为test类定义了三个对象,分别为one、two和three。之后分别用类名和对象名调用该静态成员变量修改其值,并各自调用的结果打印出来。从程序运行结果可以看出,四种调用静态成员变量的方法,其值都是相等的,如果其中有任何一个修改该静态成员变量,所有其他的调用静态成员变量都会跟着一起改变。这就是静态成员变量的共享特性,静态成员变量不属于任何对象,但是可以通过对象访问静态成员变量。静态成员变量属于类,因此可以通过类来调用静态成员变量。静态成员变量如果被设置为private或protected属性,则在类外同样无法访问,但定义该变量的时候却不受此限制,如例2所示,虽然静态成员变量count为private属性,但是它在类外定义的时候不受private限制。
静态成员函数
在类内除了能用static声明静态成员变量外,同样可以使用static声明静态成员函数,静态成员函数只能访问static成员变量。
例4:
#include<iostream>
using namespace std; class test
{
public:
test(int a, int b){num = a; plus = b;}
static int getnum(){return num;}
static int add(){return num+plus;} //compile error
void setnum(int a){num = a;}
void setplus(int a){plus = a;}
private:
static int num;
int plus;
};
int test::num = ; int main()
{
test one;
one.setnum();
cout<<test::getnum()<<endl;
return ;
}
在本例程中,类test内有一个静态成员变量num,一个普通成员变量plus,这两个变量都是private属性,成员函数有一个构造函数,两个普通成员函数和两个静态成员函数。在构造函数中,我们引用了静态成员变量num,这是允许的,同样在setnum函数中,同样引用了静态成员变量num,这个也是允许的。然而在add函数中我们不仅引用了静态成员变量num,同时还访问了非静态成员变量plus,而这是不允许的。静态成员函数只能访问静态成员变量,而不能访问非静态成员变量。普通成员函数(包括构造函数和析构函数)既可以访问普通成员变量,同时又可以访问静态成员变量。
访问静态成员变量和静态成员函数均有两种方式,其一是和普通的成员变量成员函数相同,通过对象来访问,其二则是可以通过类名加上域解析操作符访问。当然访问过程中仍然要遵循private、protected和public关键字的访问权限限定。访问静态成员变量和静态成员函数首选的方法是通过类来访问,毕竟静态成员变量和静态成员函数都是属于类的,与类相关联,而不是属于类的对象。普通成员变量或成员函数不可以通过类来访问。由于静态成员变量和静态成员函数都是属于类,而不是属于对象,因此静态成员函数内部也不存在this指针,因为静态成员函数不属于对象。
在静态成员函数内部可以声明静态变量,注意不是静态成员变量。如果在静态成员函数内部声明一个静态变量,则该类的所有对象将共享这个变量。
例5:
#include<iostream>
using namespace std; class test
{
public:
static void add(int a);
}; void test::add(int a)
{
static int num = ;
int count = ;
num += a;
count += a;
cout<<num<<" "<<count<<endl;
} int main()
{
test one,two,three;
one.add();
two.add();
three.add();
return ;
}
程序运行结果:
5 5
9 4
20 11
为了直截了当地说明这个问题,我们只在类test中声明了一个静态成员函数add,并且在类外对这个函数进行了定义。注意,在类外定义静态成员函数是不需要static关键字的。在add函数内部我们定义了一个静态变量num,并且初始化为0,为了增强对比效果,我们又定义了一个普通的变量count。在主函数中定义了三个变量,分别调用静态成员函数,结果num值打印结果是累加的,而count则每次都是从0开始的,并不是累加的。通过对比我们很容易看出,static是被这三个对象同时共享的,三个对象一份数据。
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