C/C++：static用法总结

Posted 2020-10-05

前言：static是C/C++中一个很重要的关键字，最近阅读了很多博客和资料，遂在此对自己的学习笔记进行简单的总结并发表在这里

 一、C语言中的static

? 静态全局变量：在全局变量之前加上关键字static，该全局变量就被定义成了一个静态全局变量

特别注意：

1.静态全局变量在内存中的存储位置：静态区（全局区）。 [注]：静态区（全局区）在整个程序运行期间都存在

2.静态全局变量的初始化：未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0。 [注]：在C语言中，未经初始化的全局变量的值是任意的；而在C++中，未经初始化的全局变量也会被程序自动初始化为0

3.全局变量和静态全局变量的存储方式是一样的，但不同的是全局变量在整个源代码中都是可以使用的，而静态全局变量只能在当前文件中使用。比如一个程序有3个文件a.cpp、b.cpp和c.cpp，如果在文件a.cpp中定义了一个全局变量x，那么变量x在文件a.cpp、b.cpp和c.cpp中都可以使用；但如果在文件a.cpp中定义了一个静态全局变量y，那么变量y只能在文件a.cpp中使用文件b.cpp和文件c.cpp都不可以使用该静态全局变量y

源文件file1.cpp：

1 // 文件file1.cpp
2 int value1=10;//全局变量value1
3 static int value2;//静态全局变量value2，默认初始化为0
4 ......

 源文件file2.cpp：

1 // 文件file2.cpp
2 extern int value1; //成功：期望使用文件file1中定义的全局变量value1
3 extern int value2; //错误：期望使用文件file1中定义的静态全局变量value2，但value2是static类型，只能在file1中使用，无法被其他文件使用
4 ......

4.使用静态全局变量的好处：

a.将一个全局变量定义为静态全局变量，相当于让该全局变量对该程序的其他源文件进行了“隐藏”，也就是说该静态全局变量只能在定义它的源文件中使用，而程序的其他源文件则无法访问该变量

b.程序中的其他源文件中可以使用与该静态全局变量同名的变量，而不会发生冲突

5.在C/C++程序中，如果一个全局变量仅仅在单个源文件中使用，则可以将该全局变量修改为静态全局变量，以降低模块间的耦合度

 

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 ? 静态局部变量：在局部变量之前加上关键字static，该局部变量就被定义成了一个静态局部变量

特别注意：

1.静态局部变量在内存中的存储位置：静态区（全局区）。[注]：普通局部变量在内存中的存储位置为栈区

2.静态局部变量的初始化：未经初始化的静态局部变量会被程序自动初始化为0。[注]：在C/C++中，未经初始化的普通局部变量值是任意的

3.static并没有改变局部变量的作用域。换句话说就是静态局部变量的作用域仍是局部作用域，当定义它的函数或语句块结束的时候，其作用域也就随之结束。 [注]：与之相反，static改变了全局变量的作用域（在声明它的文件之外是不可见的）

4.static虽然没有改变局部变量的作用域，但它改变了局部变量在内存中的存储位置（而static修饰的全局变量在内存中的存储位置则没有被static改变），即从原来的栈区中存放改变为静态区（全局区）中存放。因此静态局部变量在离开其作用域时，并没有像一般局部变量那样被销毁，而是仍驻留在内存中的静态区（全局区）中，直到程序结束，只不过在其离开自己的作用域时，我们无法再对其进行访问。

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 int count=1;
 4 int fun(){
 5     static int count=10;
 6     return count--;
 7 }
 8 int main(){
 9     cout<<"Global\\tLocal Static"<<endl;
10     for(int i=1;i<=10;i++){
11         cout<<"  "<<count++<<"\\t  "<<fun()<<endl; 
12     }
13     return 0;
14 }

5.在C/C++中，如果全局变量仅有单个函数访问，则可以将该全局变量改为该函数的静态局部变量，以降低模块间的耦合度

 

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 ? 静态函数：在函数的返回值类型前加上关键字static，该函数就被定义成了一个静态函数

特别注意：

1.和静态全局变量相似，静态函数只能在声明它的源文件中可见，而不能被该程序的其他源文件所使用。

源文件file1.cpp：

1 //文件file1.cpp
2 ......
3 extern void fun1(){......} //定义函数fun1
4 static void fun2(){......} //定义静态函数fun2
5 ......

源文件file2.cpp：

1 //文件file2.cpp
2 ......
3 extern void fun1();//成功：期望使用文件file1.cpp中的函数fun1
4 extern void fun2();//错误：期望使用文件file1.cpp中的静态函数fun2，但fun2是static类型函数，只能在file1中使用，无法被其他文件使用 

2.使用静态函数的好处：

a.在该程序的其他源文件中可以定义和使用与该静态函数同名的函数，而不会发生冲突

b.将一个普通函数定义为函数，相当于让该函数对该程序的其他源文件进行了“隐藏”，也就是说该静态函数只能在定义它的源文件中使用，而程序的其他源文件则无法调用该函数。

c.静态函数会被自动分配在一个一直使用的存储区域，直到程序结束。这样避免了普通函数在调用时的进栈出栈操作，从而提高程序的运行速度

 

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 ? 总结：static在C语言中的作用：

——隐藏功能：static修饰的全局变量和普通函数只能在定义它们的源文件中使用，相当于对程序中的其他源文件进行了隐藏

——默认初始化功能：static修饰的变量，不管是全局变量还是局部变量，在用户没有显式初始化它们的条件下，系统都会将他们默认初始化为0

——延长“寿命”功能：static修饰的局部变量存储在内存的静态区（全局区）而非栈区，而静态区中存储的内容只会在程序结束时被OS释放，因此当static修饰的局部变量离开自己的作用域时，其不会像一般局部变量那样被系统销毁，而是一直驻留在系统的内存中，直到程序结束。

 

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二、C++中的static

? 静态数据成员：自定义类中被static修饰的成员变量

特别注意：

1.静态数据成员在内存中的存储位置：静态区（全局区）

2.使用：

语法：类名::静态数据成员名

 3.静态数据成员属于类。换句话说就是类的静态数据成员为其所有对象所共享，不管该类有多少对象，静态数据成员只有一份存储于公共的内存中

 1 #include<iostream>
 2 #include<string>
 3 using namespace std;
 4 class Student{
 5 public:
 6     static int count;//记录该类的对象的个数
 7     Student(){
 8         count++;
 9     } 
10     Student(string name,int age):Name(name),Age(age){
11         count++;
12     }
13     ~Student(){
14         count--;
15     }
16 private:
17     string Name;
18     int Age;
19 };
20 int Student::count=0; //对count进行初始化 
21 int main(){
22     Student stu1("Tomwenxing",23);
23     Student stu2("Ellen",22);
24     Student stu3("Jack",24);
25     cout<<"Student类的对象的个数："<<Student::count<<endl;
26     return 0;
27 }

 

 

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 ? 静态成员函数：自定义类中被static修饰的成员函数

 特别注意：

1.在C++的自定义类中，一个常规的成员函数声明往往意味着：

　　? 该成员函数能够访问其所在类的私有部分

　　? 该成员函数位于其所在类的作用域之中

　　? 该成员函数必须由一个对象去激活从而被调用（通过this指针来实现）

如果将该类的一个成员函数声明为static，则可以只让它拥有前两种性质

2.使用：

语法1：类名::静态成员函数名
语法2：对象名.静态成员函数名

3.和静态数据成员一样，静态成员函数也属于类，即类的静态成员函数为其所有对象所共享。

4.类中的普通成员函数既可以访问一般成员变量，也可以访问静态数据成员；而类中的静态成员函数只能访问类中的静态数据成员。

[解释]：编译器在编译程序中的自定义类时，会在类中的每个普通成员函数中插入this指针，而对static修饰的静态成员函数则不会插入this指针。由于静态成员函数中没有this指针，因此静态成员函数无法在其函数体内访问非静态数据成员；相反，由于静态数据成员属于类而非特定对象，故不需要this指针也可以在函数体内访问静态数据成员，因此不管是普通成员函数还是静态成员函数，都可以在其函数体内访问静态数据成员。

5.同理，普通成员函数中可以调用静态成员方法，而静态成员方法中不能调用普通成员函数

 1 #include<iostream>
 2 #include<string>
 3 using namespace std;
 4 class Student{
 5 public:
 6     static int count; //静态数据成员 
 7     Student(){
 8         count++;
 9     } 
10     Student(string name,int age):Name(name),Age(age){
11         count++;
12     }
13     ~Student(){
14         count--;
15     }
16     void show1();
17     static void show2(); 
18 private:
19     string Name;
20     int Age;
21 
22 };
23 int Student::count=0; //对count进行初始化 
24 /*
25 编译器对成员函数show1的改写：
26 void Student::show1(Student* const this){
27     cout<<"Name:"<<this->Name<<endl;
28     cout<<"Age:"<<this->Age<<endl;
29     cout<<"Count:"<<count<<endl;
30     show2();
31 */
32 void Student::show1(){
33     cout<<"调用了方法show1"<<endl;
34     cout<<"Name:"<<Name<<endl;
35     cout<<"Age:"<<Age<<endl;
36     cout<<"Count:"<<count<<endl; 
37     show2();//在普通成员函数中调用静态成员函数
38 }
39 void Student::show2(){ //编译器不会为静态成员函数添加this指针 
40     cout<<"调用了方法show2"<<endl;
41     //cout<<"Name:"<<Name<<endl; //错误：静态成员函数不能访问非静态数据成员 
42     //cout<<"Age:"<<Age<<endl; //错误：静态成员函数不能访问非静态数据成员
43     //show1(); //错误：静态成员函数中不能调用普通成员函数 (只能以this->show1()的形式调用)
44     cout<<"Count:"<<count<<endl;
45 }
46 int main(){
47     Student stu1("Tomwenxing",23);
48     Student stu2("Ellen",22);
49     Student stu3("Jack",24);
50     stu3.show1();
51     cout<<"----------分界线----------------"<<endl; 
52     stu2.show2();//可以通过对象来调用静态成员函数 
53     cout<<"----------分界线----------------"<<endl; 
54     Student::show2() ;//也可以通过类来调用静态成员函数 
55     return 0;
56 }