【轉】C++ static關鍵字

原文：http://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/7487694

C++的static有兩種用法：程式導向程式設計中的static和麵向物件程式設計中的static。前者應用於普通變數和函式，不涉及類；後者主要說明static在類中的作用。
一、程式導向設計中的static
1、靜態全域性變數
在全域性變數前，加上關鍵字static，該變數就被定義成為一個靜態全域性變數。我們先舉一個靜態全域性變數的例子，如下： 

#include<iostream>
using namespace std;

static int n;  //定義靜態全域性變數

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

int main(void)
{
    n = 20;
    cout<<n<<endl;
    fn();
    return 0;
}

靜態全域性變數有以下特點：

• 該變數在全域性資料區分配記憶體；
• 未經初始化的靜態全域性變數會被程式自動初始化為0（自動變數的值是隨機的，除非它被顯式初始化）；
• 靜態全域性變數在宣告它的整個檔案都是可見的，而在檔案之外是不可見的；　

靜態變數都在全域性資料區分配記憶體，包括後面將要提到的靜態區域性變數。對於一個完整的程式，在記憶體中的分佈情況如下圖：

程式碼區

全域性資料區

堆區

棧區

　　一般程式的由new產生的動態資料存放在堆區，函式內部的自動變數存放在棧區。自動變數一般會隨著函式的退出而釋放空間，靜態資料（即使是函式內部的靜態區域性變數）也存放在全域性資料區。全域性資料區的資料並不會因為函式的退出而釋放空間。細心的讀者可能會發現，Example 1中的程式碼中將 

static int n;  //定義靜態全域性變數

改為

int n;  //定義全域性變數

程式照樣正常執行。
的確，定義全域性變數就可以實現變數在檔案中的共享，但定義靜態全域性變數還有以下好處：
       靜態全域性變數不能被其它檔案所用；
       其它檔案中可以定義相同名字的變數，不會發生衝突；
您可以將上述示例程式碼改為如下：

//File1
#include<iostream>
using namespace std;

void fn();
static int n;  //定義靜態全域性變數

int main(void)
{
    n = 20;
    cout<<n<<endl;
    fn();
    return 0;
}

//File2
#include<iostream>
using namespace std;

extern int n;

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

編譯並執行這個程式，您就會發現上述程式碼可以分別通過編譯，但執行時出現錯誤。試著將 

static int n;  //定義靜態全域性變數

改為 

int n;  //定義全域性變數

再次編譯執行程式，細心體會全域性變數和靜態全域性變數的區別。
2、靜態區域性變數
在區域性變數前，加上關鍵字static，該變數就被定義成為一個靜態區域性變數。
我們先舉一個靜態區域性變數的例子，如下：

#include<iostream>
using namespace std;

void fn();

int main(void)
{
    fn();
    fn();
    fn();
    return 0;
}

void fn()
{
    static int n = 10;
    cout<<n<<endl;
    n++;
}

通常，在函式體內定義了一個變數，每當程式執行到該語句時都會給該區域性變數分配棧記憶體。但隨著程式退出函式體，系統就會收回棧記憶體，區域性變數也相應失效。
　　但有時候我們需要在兩次呼叫之間對變數的值進行儲存。通常的想法是定義一個全域性變數來實現。但這樣一來，變數已經不再屬於函式本身了，不再僅受函式的控制，給程式的維護帶來不便。
　　靜態區域性變數正好可以解決這個問題。靜態區域性變數儲存在全域性資料區，而不是儲存在棧中，每次的值保持到下一次呼叫，直到下次賦新值。
靜態區域性變數有以下特點：
    （1）該變數在全域性資料區分配記憶體；
    （2）靜態區域性變數在程式執行到該物件的宣告處時被首次初始化，即以後的函式呼叫不再進行初始化；
    （3）靜態區域性變數一般在宣告處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程式自動初始化為0；
    （4）它始終駐留在全域性資料區，直到程式執行結束。但其作用域為區域性作用域，當定義它的函式或語句塊結束時，其作用域隨之結束；
3、靜態函式
　　在函式的返回型別前加上static關鍵字,函式即被定義為靜態函式。靜態函式與普通函式不同，它只能在宣告它的檔案當中可見，不能被其它檔案使用。
靜態函式的例子：

#include<iostream>
using namespace std;

static void fn();   //宣告靜態函式

int main(void)
{
    fn();
    return 0;
}

void fn()     //定義靜態函式
{
    int n = 10;
    cout<<n<<endl;
}

定義靜態函式的好處：
       靜態函式不能被其它檔案所用；
       其它檔案中可以定義相同名字的函式，不會發生衝突；
二、物件導向的static關鍵字（類中的static關鍵字）
1、靜態資料成員
在類內資料成員的宣告前加上關鍵字static，該資料成員就是類內的靜態資料成員。先舉一個靜態資料成員的例子。

#include<iostream>
using namespace std;

class Myclass
{
private:
    int a , b , c;
    static int sum;  //宣告靜態資料成員
public:
    Myclass(int a , int b , int c);
    void GetSum();
};

int Myclass::sum = 0;   //定義並初始化靜態資料成員

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;
}

int main(void)
{
    Myclass M(1 , 2 , 3);
    M.GetSum();
    Myclass N(4 , 5 , 6);
    N.GetSum();
    M.GetSum();
    return 0;
}

可以看出，靜態資料成員有以下特點：

• 對於非靜態資料成員，每個類物件都有自己的拷貝。而靜態資料成員被當作是類的成員。無論這個類的物件被定義了多少個，靜態資料成員在程式中也只有一份拷貝，由該型別的所有物件共享訪問。也就是說，靜態資料成員是該類的所有物件所共有的。對該類的多個物件來說，靜態資料成員只分配一次記憶體，供所有物件共用。所以，靜態資料成員的值對每個物件都是一樣的，它的值可以更新；
• 靜態資料成員儲存在全域性資料區。靜態資料成員定義時要分配空間，所以不能在類宣告中定義。在Example 5中，語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態資料成員；
• 靜態資料成員和普通資料成員一樣遵從public,protected,private訪問規則；
• 因為靜態資料成員在全域性資料區分配記憶體，屬於本類的所有物件共享，所以，它不屬於特定的類物件，在沒有產生類物件時其作用域就可見，即在沒有產生類的例項時，我們就可以操作它；
• 靜態資料成員初始化與一般資料成員初始化不同。靜態資料成員初始化的格式為：
  ＜資料型別＞＜類名＞::＜靜態資料成員名＞=＜值＞
• 類的靜態資料成員有兩種訪問形式：
  ＜類物件名＞.＜靜態資料成員名＞ 或 ＜類型別名＞::＜靜態資料成員名＞
  如果靜態資料成員的訪問許可權允許的話（即public的成員），可在程式中，按上述格式來引用靜態資料成員 ；
• 靜態資料成員主要用在各個物件都有相同的某項屬性的時候。比如對於一個存款類，每個例項的利息都是相同的。所以，應該把利息設為存款類的靜態資料成員。這有兩個好處，第一，不管定義多少個存款類物件，利息資料成員都共享分配在全域性資料區的記憶體，所以節省儲存空間。第二，一旦利息需要改變時，只要改變一次，則所有存款類物件的利息全改變過來了；
• 同全域性變數相比，使用靜態資料成員有兩個優勢：

1. 靜態資料成員沒有進入程式的全域性名字空間，因此不存在與程式中其它全域性名字衝突的可能性；
2. 可以實現資訊隱藏。靜態資料成員可以是private成員，而全域性變數不能；

2、靜態成員函式

　　與靜態資料成員一樣，我們也可以建立一個靜態成員函式，它為類的全部服務而不是為某一個類的具體物件服務。靜態成員函式與靜態資料成員一樣，都是類的內部實現，屬於類定義的一部分。普通的成員函式一般都隱含了一個this指標，this指標指向類的物件本身，因為普通成員函式總是具體的屬於某個類的具體物件的。通常情況下，this是預設的。如函式fn()實際上是this->fn()。但是與普通函式相比，靜態成員函式由於不是與任何的物件相聯絡，因此它不具有this指標。從這個意義上講，它無法訪問屬於類物件的非靜態資料成員，也無法訪問非靜態成員函式，它只能呼叫其餘的靜態成員函式。下面舉個靜態成員函式的例子。 

#include<iostream>
using namespace std;

class Myclass
{
private:
    int a , b , c;
    static int sum;  //宣告靜態資料成員
public:
    Myclass(int a , int b , int c);
    static void GetSum();  //宣告靜態成員函式
};

int Myclass::sum = 0;   //定義並初始化靜態資料成員

Myclass::Myclass(int a , int b , int c)
{
    this->a = a;
    this->b = b;
    this->c = c;
    sum += a+b+c;    //非靜態成員函式可以訪問靜態資料成員
}
void Myclass::GetSum()    //靜態成員函式的實現
{
    //cout<<a<<endl;    //錯誤程式碼，a是非靜態資料成員
    cout<<"sum="<<sum<<endl;
}

int main(void)
{
    Myclass M(1 , 2 , 3);
    M.GetSum();
    Myclass N(4 , 5 , 6);
    N.GetSum();
    Myclass::GetSum();
    return 0;
}

關於靜態成員函式，可以總結為以下幾點： 

1、出現在類體外的函式定義不能指定關鍵字static；

2、靜態成員之間可以相互訪問，包括靜態成員函式訪問靜態資料成員和訪問靜態成員函式；

3、非靜態成員函式可以任意地訪問靜態成員函式和靜態資料成員；

4、靜態成員函式不能訪問非靜態成員函式和非靜態資料成員；

5、由於沒有this指標的額外開銷，因此靜態成員函式與類的全域性函式相比速度上會有少許的增長；

6、呼叫靜態成員函式，可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個類的物件或指向類物件的指標呼叫靜態成員函式，也可以直接使用如下格式：
＜類名＞::＜靜態成員函式名＞（＜參數列＞）呼叫類的靜態成員函式。