C++静态数据成员与静态成员函数

一般情况下，如果有n个同类的对象，那么每一个对象都分别有自己的数据成员，不同对象的数据成员各自有值，互不相干。但是有时人们希望有某一个或几个数据成员为所有对象所共有，这样可以实现数据共享。

可以使用全局变量来达到共享数据的目的。例如在一个程序文件中有多个函数，每一个函数都可以改变全局变量的值，全局变量的值为各函数共享。但是用全局变量的安全性得不到保证，由于在各处都可以自由地修改全局变量的值，很有可能偶然失误，全局变量的值就被修改，导致程序的失败。因此在实际工作中很少使用全局变量。

如果想在同类的多个对象之间实现数据共享，也不要用全局对象，可以用静态的数据成员。

静态数据成员

静态数据成员是一种特殊的数据成员。它以关键字static开头。例如

1. class Box
2. {
3. public :
4. int volume( );
5. private :
6. static int height; //把height定义为静态的数据成员
7. int width;
8. int length;
9. };

如果希望各对象中的height的值是一样的，就可以把它定义为静态数据成员，这样它就为各对象所共有，而不只属于某个对象的成员，所有对象都可以引用它。

静态的数据成员在内存中只占一份空间。每个对象都可以引用这个静态数据成员。静态数据成员的值对所有对象都是一样的。如果改变它的值，则在各对象中这个数据成员的值都同时改变了。这样可以节约空间，提高效率。

关于静态数据成员的几点说明： 
1) 如果只声明了类而未定义对象，则类的一般数据成员是不占内存空间的，只有在定义对象时，才为对象的数据成员分配空间。但是静态数据成员不属于某一个对象，在为对象所分配的空间中不包括静态数据成员所占的空间。静态数据成员是在所有对象之外单独开辟空间。只要在类中定义了静态数据成员，即使不定义对象，也为静态数据成员分配空间，它可以被引用。

在一个类中可以有一个或多个静态数据成员，所有的对象共享这些静态数据成员，都可以引用它。

2) 对于静态变量，如果在一个函数中定义了静态变量，在函数结束时该静态变量并不释放，仍然存在并保留其值。静态数据成员也类似，它不随对象的建立而分配空间，也不随对象的撤销而释放(一般数据成员是在对象建立时分配空间，在对象撤销时释放)。静态数据成员是在程序编译时被分配空间的，到程序结束时才释放空间。

3) 静态数据成员可以初始化，但只能在类体外进行初始化。如
    int Box::height=10; //表示对Box类中的数据成员初始化
其一般形式为：
    数据类型类名::静态数据成员名=初值；
不必在初始化语句中加static。

注意，不能用参数对静态数据成员初始化。如在定义Box类中这样定义构造函数是错误的：
    Box(int h,int w,int len):height(h){ } //错误，height是静态数据成员

如果未对静态数据成员赋初值，则编译系统会自动赋予初值0。

4) 静态数据成员既可以通过对象名引用，也可以通过类名来引用。请观察下面的程序。

[例9.10] 引用静态数据成员。

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. class Box
4. {
5. public:
6. Box(int,int);
7. int volume( );
8. static int height; //把height定义为公用的静态的数据成员
9. int width;
10. int length;
11. };
12. Box::Box(int w,int len) //通过构造函数对width和length赋初值
13. {
14. width=w;
15. length=len;
16. }
17. int Box::volume( )
18. {
19. return(height*width*length);
20. }
21. int Box::height=10; //对静态数据成员height初始化
22. int main( )
23. {
24. Box a(15,20),b(20,30);
25. cout<<a.height<<endl; //通过对象名a引用静态数据成员
26. cout<<b.height<<endl; //通过对象名b引用静态数据成员
27. cout<<Box::height<<endl; //通过类名引用静态数据成员
28. cout<<a.volume( )<<endl; //调用volume函数，计算体积，输出结果
29. }

上面3个输出语句的输出结果相同(都是10)。这就验证了所有对象的静态数据成员实际上是同一个数据成员。

请注意，在上面的程序中将height定义为公用的静态数据成员，所以在类外可以直接引用。可以看到在类外可以通过对象名引用公用的静态数据成员，也可以通过类名引用静态数据成员。即使没有定义类对象，也可以通过类名引用静态数据成员。这说明静态数据成员并不是属于对象的，而是属于类的，但类的对象可以引用它。如果静态数据成员被定义为私有的，则不能在类外直接引用，而必须通过公用的成员函数引用。

5) 有了静态数据成员，各对象之间的数据有了沟通的渠道，实现数据共享，因此可以不使用全局变量。全局变量破坏了封装的原则，不符合面向对象程序的要求。但是也要注意公用静态数据成员与全局变量的不同，静态数据成员的作用域只限于定义该类的作用域内(如果是在一个函数中定义类，那么其中静态数据成员的作用域就是此函数内)。在此作用域内，可以通过类名和域运算符“::”引用静态数据成员，而不论类对象是否存在。