C++静态成员变量和静态成员函数

数据成员可以分静态变量、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.可以直接使用类名+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的成员..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静态的成员.

非成静态员：所有没有加Static的成员都是非静态成员,当类被实例化之后,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容中..

 

一个类中也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..

分两个方面来总结，第一方面主要是相对于面向过程而言，即在这方面不涉及到类，第二方面相对于面向对象而言，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 该变量就被定义成为了一个静态全局变量。

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，那么将被隐式初始化为0(自动变量是随机的,除非显式地初始化)。 
　　C、访变量只在本源文件可见，严格的讲应该为定义之处开始到本文件结束。

　　例（摘于C++程序设计教程---钱能主编P103）： 　　　　　　　　//file1.cpp 
　　　　　　　　//Example 1 
                            #include <iostream.h> 
                            void fn(); 
                            static int n; //定义静态全局变量 
                            void main() 
                            { 
                n=20; 
                cout < <n < <endl; 
                fn(); 
                            }

void fn() 
                              { 
                n++; 
                cout < <n < <endl; 
                              } 

 

　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，包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序，在内存中的分布情况如下图： 
　 代码区 
全局数据区 
堆区 
栈区

　　一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区，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。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现，Example 1中的代码中将

static int n; //定义静态全局变量

改为:

int n; //定义全局变量程序照样正常运行。的确，定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享，但定义静态全局变量还有以下好处：

静态全局变量不能被其它文件所用；(好像是区别extern的) 
其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突； 
您可以将上述示例代码改为如下：

//Example 2 
//File1 
#include <iostream.h> 
void fn(); 
static int n; //定义静态全局变量(只能在本文件中使用) 
void main() 
{ 
n=20; 
cout < <n < <endl; 
fn(); 
}

//File2 
#include <iostream.h> 
extern int n;(可在别的文件中引用这个变量) 
void fn() 
{ 
n++; 
cout < <n < <endl; 
}编译并运行Example 2，您就会发现上述代码可以分别通过编译，但link时出现错误。

 

试着将 static int n; //定义静态全局变量 
改为 
int n; //定义全局变量 

再次编译运行程序，细心体会全局变量和静态全局变量的区别。

 

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。我们先举一个静态局部变量的例子，如下：//Example 3 
#include <iostream.h> 
void fn(); 
void main() 
{ 
fn(); 
fn(); 
fn(); 
} 
void fn() 
{ 
static n=10; 
cout < <n < <endl; 
n++; 
} 
　　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，其作用域随之结束。

 

3、静态函数（注意与类的静态成员函数区别） 定义：在函数的返回类型前加上static关键字，函数即被定义成静态函数。 

特点： 　　

A、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，不能被其它文件使用。 　　

 

静态函数的例子：//Example 4 
#include <iostream.h> 
static void fn();//声明静态函数 
void main() 
{ 
fn(); 
} 
void fn()//定义静态函数 
{ 
int n=10; 
cout < <n < <endl; 
}定义静态函数的好处：静态函数不能被其它文件所用； 
其它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（类中的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 5 
#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； 

静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。

静态数据成员初始化的格式为： 
＜数据类型＞＜类名＞::＜静态数据成员名＞=＜值＞ 
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 6 
#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 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。
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.