c++中的靜態成員

HickeyZhang發表於2021-07-20
C++

引言

有時候需要類的一些成員與類本身相關聯，而不是與類的每個物件相關聯。比如類的所有物件都要共享的變數，這個時候我們就要用到類的靜態成員。

宣告類的靜態成員

宣告靜態成員的方法是使用static關鍵字。

static成員可以是public也可以是private的。

例如，定義一個類表示銀行的賬戶記錄：

class Account{
public:
    //其他非靜態函式及資料成員
    //靜態函式
    static double get_rate(){ return interestRate; }
    static void set_rate(double r){ interestRate = r; }
private:
    static double interestRate;//該類的所有物件公用同一個利率
    //其他static private函式
    //其他非static 函式及資料成員
};

Note:

  • 類的靜態成員存在於任何物件之外，物件中不包含任何與靜態資料成員有關的資料。
  • 靜態成員函式不與任何物件繫結到一起，不能在靜態成員函式中使用this指標。靜態成員函式不能被宣告為const。

使用類的靜態成員

使用作用域運算子::直接訪問靜態成員。

double r;
r = Account::get_rate();

雖然靜態成員不屬於類的任何物件，但仍然可以通過類的物件訪問靜態成員。

Account ac1;
Account *ac2 = &ac1;
double r = ac1.get_rate();
r = ac2->get_rate();

成員函式可以直接使用靜態成員，不需要作用域運算子。

定義靜態成員

定義靜態成員函式

類的靜態成員函式既可以定義在類的外部也可以定義在類的內部（注意定義和宣告的區別）。

當在類的外部定義靜態成員函式時，不能使用static關鍵字，static關鍵字只在類內部該靜態成員函式的宣告處使用。否則重複。

當在類的外部定義靜態成員函式時，必須指明該函式所屬的類，如：

class Account{
public:
    //其他非靜態函式及資料成員
    //靜態成員函式
    static double get_rate(){ return interestRate; }
    static void set_rate(double r){ interestRate = r; }
    static void print();//靜態成員函式宣告
private:
    static double interestRate;//該類的所有物件公用同一個利率
    //其他static private函式
    //其他非static 函式及資料成員
};
//定義靜態函式時不需要使用static關鍵字，否則重複。另外指明該函式所屬的類。
void Account::print(){
    //要完成的工作
}

定義靜態資料成員

因為靜態資料成員不屬於類的任何一個物件，所以他們並不是在建立類的物件的時候被定義的。不能在類的內部初始化靜態資料成員，必須在類的外部定義和初始化每個靜態資料成員。

double Account::interestRate = initRate();//不用static關鍵字

靜態資料成員的類內初始化

前面提到，類的靜態資料成員不應該在類的內部被初始化。但若靜態資料成員同時還是constexpr型別，則可以在類內初始化。

即使一個常量靜態成員在類內被初始化了，通常也應該在類的外部定義一下該成員，但類外定義使不能再指定初始值，因為在類內已經提供了初始值。

靜態資料成員的特殊應用場景

  1. 靜態成員獨立於任何物件，因此，靜態資料成員的型別可以是他所屬的類型別，非靜態資料成員只能宣告為他所屬的類的指標或引用。
    例如：
class Person{
public:
    //...
private:
    static Person p; //正確，靜態資料成員可以是不完全型別
    Person *p1;     //正確：指標成員和引用可以是不完全型別
    Person &p2      //正確
    Person p3;      //錯誤：資料成員必須是完全型別。
};//在此之前，class Person之後，Person類都是不完全型別，因只宣告完但還沒有定義完
  1. 可以使用靜態成員作為預設實參
class Screen{
public:
    Screen& clear(char = bkground);
private:
    static const char bkground;
}

非靜態資料成員不能作為預設實參，因為非靜態資料成員屬於物件，物件的值是在執行時確定的，但預設引數卻是在編譯時確定的，也就是說，預設引數確定時還沒有真正的物件被建立，因此不能用非靜態資料成員作為預設引數，否則引發錯誤。

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