C++ Static

本文详细解析了C/C++中static修饰符的功能及其在不同场景下的应用,包括面向过程编程和面向对象编程中的使用方法,并探讨了其对于变量生命周期、作用域及唯一性的影响。

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1,static是干什么的

    static是C\C++中常用的修饰符,可以用来修饰局部变量,全局变量以及函数,还有在类中的使用。static改变了变量的存储方式和可见性。

2,static的作用

主要有3点:1.扩展生存周期,2.限制作用域,3.唯一性。以下详细讨论。

另:补充一些常识。一个程序占用的内存区一般分为如下5种情况:

全局/静态数据区

常量数据区

代码区

显然程序的代码存储在代码区中,而程序的数据则要根据数据种类的不同,存储在不同的内存区。

全局/静态数据区:存储全局变量及静态变量(包括全局静态变量和局部静态变量)

常量数据区:存储的是常量字符串等。

栈:存储自动变量或者局部变量,以及传递的函数参数等。

堆:用户控制的存储区,存储动态产生的数据。

3,static在面向过程程序设计中的使用

static在面向过程中的使用我们分为3个部分来说,静态全局变量、静态局部变量和静态函数

3.1静态全局变量

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#include <iostream>
using  namespace  std;
 
static  int  x;
        int  y;
void  fun();
void  main()
{
     x = 2;
     cout<<x<<endl;
     fun();
     system ( "pause" );
}
void  fun()
{
     x++;
     cout<<x<<endl;
}
  • 静态全局变量x和普通全局变量y一样,都存储在全局/静态数据区。生命周期都是整个程序。
  • 在.cpp定义的静态全局变量只在当前文件可见,static限制了作用域的范围,而定义的普通全局变量是整个程序都可见,在其它文件用extern int y就可以引用了,只需要一次赋值就可以。
  • 如果在.h文件中定义静态全局变量,用多个.cpp文件#include “”则在这些文件中都可见,但是在每个.cpp文件中修改.h文件中的静态变量值,不影响其它文件的值。如:
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//ss.h
#include <iostream>
using namespace std;
 
static int sk = 1;
 
//test.cpp
#include "ss.h"
 
void test()
{
     sk++;
     cout<<sk<<endl;
}
 
//main.cpp
#include "ss.h"
extern void test();
void main()
{
        sk++;
     cout<<sk<<endl;
     test();
}

输出的结果是:2   2。发现在main.cpp文件中修改sk的值,并没有影响test.cpp文件中sk的值。

静态全局变量有以下好处:

  • 静态全局变量不能被其它文件所用
  • 在其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突(当然如果在ss.h中定义了static int sk = 1;再在main.cpp中定义static int sk = 1;肯定会报错),建议最好不要在.h文件中定义静态全局变量

3.2静态局部变量

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void  fun()
{
     static  int  x = 1;
     cout<<x<<endl;
     x++;
}
void  main()
{
     fun();
     fun();
     fun();
     system ( "pause" );
}

输出的结果是什么呢? 1 2 3。为什么?如果是普通局部变量,当程序运行到该语句是在栈上分配内存,但随着程序退出函数体,系统就会回收栈内存。但是静态局部变量是在全局/静态数据区分配内存。其生命期为整个程序运行期间。局部静态变量有以下特点:

  • 在全局/静态数据区分配内存,生命期为整个程序运行期间
  • 静态局部变量在程序运行到得时候首次初始化,以后不再初始化,但可以修改值
  • 但是静态局部变量的作用域只在包含的函数体内,随着函数体结束作用域结束,在其他地方不可见

3.3静态函数

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static  void  sfun()
{
     int  n = 1;
     cout<<n<<endl;
}
void  main()
{
     sfun();
     system ( "pause" );
}

这样的或许接触的不多。静态函数的好处:

  • 静态函数不能被其它文件所用
  • 在其它文件可以定义相同名字的函数,不会发生冲突。

4,static在面向对象程序设计中的使用

4.1 静态数据成员

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class stest
{
public:
     stest(){};
     void get()
     {
         cout<<n<<endl;
     }
private:
     static int n;
};
int stest::n = 1;
  • 在类的数据成员的声明前加关键字static,该数据成员属于类的,每一个类的对象都共享这个静态数据成员
  • 静态数据成员没有this指针
  • 静态数据成员存储在全局/静态数据区,静态数据成员在定义时要分配空间,所以不能在类声明中定义。要在类外声明。
  • 静态数据成员和普通数据成员一样遵守public,private和protect访问规则
  • 在没有产生类对象时就已经存在
  • 不要在成员初始化列表中初始化静态数据成员

4.2静态成员函数

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class  stest
{
public :
     stest(){};
     void  get()
     {
         cout<<n<<endl;
     }
     static  void  set()
     {
         n++;
         cout<<n<<endl;
     }
private :
     static  int  n;
};
int  stest::n = 1;
  • 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static
  • 静态数据成员之间可以相互访问
  • 静态成员函数同样没有this指针,说以静态成员函数不能访问 普通数据成员和普通成员函数

//那么我们来看看一道面试经常问到的题目:如何只产生一个类对象

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class  Myclass
{
public :
     static  Myclass * GetObj()
     {
         static  bool  only = true ;
         if  (only)
         {
             objthis = new  Myclass();
             only = false ;
         }
         return  objthis;
     };
     ~Myclass(){};
private :
     static  Myclass * objthis;
private :
     Myclass(){x = 1;};
     Myclass( const  Myclass&);
     Myclass& operator=( const  Myclass &);
};
Myclass * Myclass::objthis = NULL;

以上基本满足要求了,有人说不是线程安全的,你认为呢?还有如果是只让类产生n (n>1)个对象呢?呵呵,那就继续学习吧。

http://www.cnblogs.com/cluster/archive/2011/06/30/2095096.html

<think>首先,用户的问题是:“我想了解C++static关键字的用法 请问C++ static keyword usage and examples”。这是一个关于C++编程语言的问题,具体是关于static关键字的用法和示例。 根据系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,尽量保证回答真实可靠。 用户提供的引用内容: - 引用[1]: 关于C++主题的深入覆盖,包括extern关键字。 - 引用[2]: 在C++98中,只有静态常量成员可以在类内初始化,且初始值必须是常量表达式。 - 引用[3]: 外部变量使用extern关键字声明。 - 引用[4]: 一个C程序示例,展示char const *p的用法。 这些引用似乎与用户的问题相关,但用户的问题是关于static关键字,而引用中提到extern和其他内容。我需要确保回答基于static关键字,并参考这些引用,如果适用。 关键点: - staticC++中有多种用法:在类内、在函数内、在文件作用域。 - 我需要提供清晰的解释和示例。 结构化回答: 1. **介绍static关键字**:简要解释static的作用。 2. **不同场景的用法**: - 在类内:静态成员变量和静态成员函数。 - 在函数内:静态局部变量。 - 在文件作用域:静态全局变量(在C++中,这通常用匿名命名空间替代)。 3. **提供示例代码**:使用代码块展示每个用法。 4. **解释每个用法**:说明为什么使用static,以及它的行为。 5. **生成相关问题**:在回答末尾添加相关问题。 确保使用中文回答。 参考引用: - 引用[2]提到静态常量成员的初始化,这直接相关。我可以引用它。 - 其他引用关于extern,可能不直接相关,但如果有连接点,我可以提及。 详细内容: - **静态成员变量**:属于类,而不是对象。所有对象共享同一个实例。 - 示例:class MyClass { static int count; }; - **静态成员函数**:只能访问静态成员,不能访问非静态成员。 - 示例:class MyClass { static void func(); }; - **静态局部变量**:在函数内声明,生命周期是整个程序运行期间,但作用域限于函数。 - 示例:void func() { static int counter = 0; counter++; } - **静态全局变量**:在文件作用域使用static声明,限制作用域到当前文件(内部链接)。 - 在C++中,推荐使用匿名命名空间来替代。 在C++中,文件作用域的static被匿名命名空间取代,但为了兼容性,仍然可以使用。 添加引用标识:在相关段落末尾添加[^n]。 生成相关问题: - 例如: 1. static变量在内存中的存储位置是什么? 2. 如何初始化静态成员变量? 3. static与extern的区别是什么? 回答结构: - 开头:直接回应用户问题。 - 主体:分点解释用法。 - 结尾:生成相关问题。 代码示例:使用代码块,如示例中所示。</think>### C++static关键字的用法与示例 在C++中,`static`关键字是一个多功能修饰符,用于控制变量或函数的生命周期、作用域和存储方式。它可以在不同上下文中使用,包括类内、函数内和文件作用域。下面我将逐步解释其核心用法,并提供清晰的代码示例。回答基于C++标准(如C++11及更高版本),并参考了相关权威资料。 #### 1. **类内的static成员(静态成员变量和函数)** - **静态成员变量**:属于类本身,而非类的对象。所有对象共享同一个实例,常用于计数器、共享配置等场景。初始化必须在类外进行(C++17后允许内联初始化)。 - 示例代码: ```cpp #include <iostream> class Counter { public: static int count; // 声明静态成员变量 Counter() { count++; } }; int Counter::count = 0; // 类外初始化(必须在全局作用域) int main() { Counter c1, c2; std::cout << "对象数量: " << Counter::count << std::endl; // 输出: 对象数量: 2 return 0; } ``` - 为什么使用:确保所有对象共享同一数据,避免重复存储。在C++98中,只有静态常量整型成员(如`static const int`)可以在类内初始化,且初始值必须是常量表达式(如`static const int m1 = 7;`),否则需要在类外定义[^2]。 - **静态成员函数**:属于类而非对象,只能访问静态成员变量或其他静态函数,不能访问非静态成员(因为无`this`指针)。 - 示例代码: ```cpp #include <iostream> class MathUtils { public: static int add(int a, int b) { return a + b; } // 静态函数 }; int main() { std::cout << "和: " << MathUtils::add(3, 4) << std::endl; // 输出: 和: 7 return 0; } ``` - 为什么使用:提供工具函数,无需创建对象实例,提升代码效率。 #### 2. **函数内的static局部变量(静态局部变量)** - 在函数内部声明,生命周期为整个程序运行期间,但作用域仅限于该函数。首次调用时初始化,之后调用保留其值。 - 示例代码: ```cpp #include <iostream> void counterFunc() { static int count = 0; // 静态局部变量 count++; std::cout << "调用次数: " << count << std::endl; } int main() { counterFunc(); // 输出: 调用次数: 1 counterFunc(); // 输出: 调用次数: 2 return 0; } ``` - 为什么使用:保留状态信息,避免使用全局变量(减少命名冲突风险)。 #### 3. **文件作用域的static全局变量(内部链接)** - 在文件作用域(全局)声明,限制变量作用域为当前文件(内部链接),避免在其他文件中访问。在现代C++中,推荐使用匿名命名空间替代。 - 示例代码: ```cpp // File1.cpp static int fileLocalVar = 42; // 静态全局变量,仅在当前文件可见 void printVar() { std::cout << "文件内变量: " << fileLocalVar << std::endl; } // 其他文件无法通过 extern 访问 fileLocalVar ``` - 为什么使用:实现封装,防止多文件项目中的命名污染。与`extern`关键字(用于外部链接)相反,`extern`允许跨文件访问变量[^3]。 #### 关键行为总结 - **生命周期**:`static`变量在程序启动时初始化,生命周期持续到程序结束(全局或静态存储区)。 - **作用域**:类内或函数内`static`限制作用域,避免污染全局命名空间。 - **内存管理**:所有`static`变量存储在静态存储区,而非栈或堆。 - **与`const`的区别**:`static`强调共享和持久性,而`const`强调不可变性(如引用[4]中的`const char *ptr`展示只读指针)[^4]。 #### 注意事项 - 在C++11及以上版本,静态成员变量支持类内初始化(如`static int count = 0;`),但复杂类型仍需类外定义。 - 过度使用`static`可能导致代码耦合或测试困难,建议仅在必要时使用。 - 对于文件作用域,优先使用匿名命名空间(如`namespace { int var; }`)代替`static`,以符合现代C++最佳实践[^1]。
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