C/C++中static关键字解析

C是面向过程语言，在C中，static关键字主要作用有以下三个作用：

全局静态变量
局部静态变量
静态函数

C++在C的基础上，拓展了static在面向对象设计中的作用，新增了以下两种功能：

静态数据成员
静态成员函数

下面将一一介绍static的5种作用。

1 静态全局变量

静态全局变量和全局变量都作为数据共享而存在，而且都存储在全局数据区，两者有何区别呢？

静态全局变量只能在本文件中共享，而全局变量可以在整个项目中共享。很显然，全局变量破坏了程序的封装性，应尽量避免使用。下面是static作为静态全局变量的特点：

该变量在全局数据区分配内存； 
未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）； 
静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的，静态全局变量不能被其它文件所用； 
其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突；

2 静态局部变量

静态局部变量就很好理解了，相对于局部变量(存储在栈上)，其生命周期会延长到程序结束(存储在全局数据区，同全局变量和静态全局变量)。需要记住的是：静态局部变量并不属于某个特定的函数或区域块，其作用域是全局的。举个栗子：

#include <stdio.h>

int fun(void)
{
static int count = 10; // 事实上此赋值语句从来没有执行过
return count--;
}

int count = 1;

int main(void)
{
printf("global\t\tlocal static\n");
for (; count <= 10; ++count)
printf("%d\t\t%d\n", count, fun());
return 0;
}

程序输出结果为：



静态局部变量在程序编译时就已经在全局数据区完成初始化操作，因此fun函数中的赋值操作从来就没执行过。下面是静态局部变量的特点：

静态局部变量在全局数据区分配内存； 
静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化； 
静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0； 
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

静态函数和静态全局变量一样具备“隐藏”功能，只能在本文件中使用，不能被其他文件共享。因此其他文件可以定义 同名函数而不会发生冲突。

4 静态数据成员

在OOP中，为了解决同类对象之间的数据共享，在类定义时在该数据成员前加上static，使之成为静态数据成员就可以减少内存分配、实现数据共享的目的，因为此时该数据成员不属于任何特定对象，只属于该类。举个栗子：

#include <iostream>
using namespace std;

class Box
{
public:
Box(int, int);
int volume();
static int height;
int width;
int length;
};
Box::Box(int w, int len)
{
width = w;
length = len;
}
int Box::volume()
{
return height*width*length;
}
int Box::height = 10; //静态数据成员初始化，必须在类外

int main(void)
{
Box a(15, 20), b(20, 30);
cout << a.height << "\t" << b.height << endl;
cout << Box::height << endl;
cout << a.volume() << endl;
}

输出为：

10      10

10

3000

总结一下静态数据成员的特点：
  • 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。

  • 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： 

    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它全局名字冲突的可能性； 

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

5 静态成员函数

和静态数据成员一样，静态成员函数不属于任何类的对象，而是类的一部分，因此类可通过域作用符::直接调用该函数。静态成员函数的根本作用是为了处理静态数据成员。和非静态成员函数的根本区别在于：非静态成员函数有this指针因而可以访问类的所有数据成员，而静态成员函数无this指针只能访问静态数据成员，而不能访问非静态数据成员。举个栗子：

#include <iostream>
using namespace std;
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();
}

输出为：

Sum=6

Sum=21

Sum=21

总结一下静态成员函数的特点：

  • 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。

以上。

ref:

http://www.cnblogs.com/BeyondAnyTime/archive/2012/06/08/2542315.html

http://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/07/14/1777441.html

《C++程序设计》