通过程序理解 C++ static 关键字的作用

部分定义来源于牛客网

C++静态成员变量的初始化

一、对于函数定义和代码块之外的变量声明，static修改标识符的链接属性，由默认的external变为internal，作用域和存储类型不改变，这些符号只能在声明它们的源文件中访问。

• 全局静态变量

在全局变量前加上关键字static，全局变量就定义成一个全局静态变量.

静态存储区，在整个程序运行期间一直存在。

初始化：未经初始化的全局静态变量会被自动初始化为0（自动对象的值是任意的，除非他被显式初始化）；

作用域：全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的，准确地说是从定义之处开始，到文件结尾。

编写 test.cpp

#include <iostream>

using namespace std;

static int global_var;

int main(){
    cout<<global_var<<endl;
    return 0;
}

全局静态变量很好理解，因此代码只展示其会被自动初始化为 0

二、对于代码块内部的变量声明，static修改标识符的存储类型，由自动变量改为静态变量，作用域和链接属性不变。这种变量在程序执行之前就创建，在程序执行的整个周期都存在。

• 局部静态变量

在局部变量之前加上关键字static，局部变量就成为一个局部静态变量。

内存中的位置：静态存储区

初始化：未经初始化的局部静态变量会被自动初始化为0（自动对象的值是任意的，除非他被显式初始化）；

作用域：作用域仍为局部作用域，当定义它的函数或者语句块结束的时候，作用域结束。但是当局部静态变量离开作用域后，并没有销毁，而是仍然驻留在内存当中，只不过我们不能再对它进行访问，直到该函数再次被调用，并且值不变。

#include <iostream>

using namespace std;

static int global_var;

static void function();

void function(){
    static int local_var;
    cout<<"this cpp "<<local_var<<endl;
}

int main(){
    cout<<global_var<<endl;
    function();
    return 0;
}

三、对于被static修饰的普通函数，其只能在定义它的源文件中使用，不能在其他源文件中被引用。

• 静态函数

在函数返回类型前加static，函数就定义为静态函数。函数的定义和声明在默认情况下都是extern的，但静态函数只是在声明他的文件当中可见，不能被其他文件所用。

函数的实现使用static修饰，那么这个函数只可在本cpp内使用，不会同其他cpp中的同名函数引起冲突；

warning：不要再头文件中声明static的全局函数，不要在cpp内声明非static的全局函数，如果你要在多个cpp中复用该函数，就把它的声明提到头文件里去，否则cpp内部声明需加上static修饰；

接下来解释其作用域

新建 astatic_test.h

static void one_test();

astatic_test.cpp

#include <iostream>
#include "astatic_test.h"

using namespace std;

static void one_test(){
    cout<<"this is one test"<<endl;
}

修改 test.cpp 为

#include <iostream>
#include "astatic_test.h"

using namespace std;

int main(){
    one_test();
    test::class_function();
    return 0;
}

编写 Makefile

all:
    g++ test.cpp astatic_test.cpp -o app -std=c++11
clean:
    rm app 

make 之后发现报错

因为static 的函数只在实现的编译单元（就是实现的那个.cpp文件）有效，别的编译单元不能调用

将 astatic_test.h 和 astatic_test.cpp 中的 static 去掉即可正常编译运行。

四、对于被static修饰的类成员变量和成员函数，它们是属于类的，而不是某个对象，所有对象共享一个静态成员。静态成员通过<类名>::<静态成员>来使用。

1. static成员的所有者是类本身，但是多个对象拥有一样的静态成员。从而在定义对象是不能通过构造函数对其进行初始化。
2. 静态成员不能在类定义里边初始化，只能在class body外初始化。
3. 静态成员仍然遵循public，private，protected访问准则。
4. 静态成员函数没有this指针，它不能返回非静态成员，因为除了对象会调用它外，类本身也可以调用

• 类的静态成员

在类中，静态成员可以实现多个对象之间的数据共享，并且使用静态数据成员还不会破坏隐藏的原则，即保证了安全性。因此，静态成员是类的所有对象中共享的成员，而不是某个对象的成员。对多个对象来说，静态数据成员只存储一处，供所有对象共用

• 类的静态函数

静态成员函数和静态数据成员一样，它们都属于类的静态成员，它们都不是对象成员。因此，对静态成员的引用不需要用对象名。

在静态成员函数的实现中不能直接引用类中说明的非静态成员，可以引用类中说明的静态成员（这点非常重要）。如果静态成员函数中要引用非静态成员时，可通过对象来引用。从中可看出，调用静态成员函数使用如下格式：<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>);

修改 test.cpp 为

#include <iostream>

using namespace std;

class test{
private:
    static int var;
public:
    test(){}
    //test(int num):var(num){} //wrong
    static void class_function(){ cout<<var<<endl; }
};
int test::var=10;

int main(){
    test::class_function();
    return 0;
}