静态成员变量和静态成员函数(static)

 

静态成员变量和静态成员函数(static)

 

数据成员可以分静态变量、非静态变量两种. 静态成员：静态类中的成员加入static修饰符,即是静态成员.可以直接使用类名+静态成员名访问此静态成员,因为静态成员存在于内存,非静态成员需要实例化才会分配内存,所以静态成员不能访问非静态的成员..因为静态成员存在于内存,所以非静态成员可以直接访问类中静态的成员. 非成静态员：所有没有加Static的成员都是非静态成员,当类被实例化之后,可以通过实例化的类名进行访问..非静态成员的生存期决定于该类的生存期..而静态成员则不存在生存期的概念,因为静态成员始终驻留在内容中.. 一个类中也可以包含静态成员和非静态成员,类中也包括静态构造函数和非静态构造函数.. 分两个方面来总结，第一方面主要是相对于面向过程而言，即在这方面不涉及到类，第二方面相对于面向对象而言，主要说明static在类中的作用。 一、在面向过程设计中的static关键字 1、静态全局变量 定义：在全局变量前，加上关键字 static 该变量就被定义成为了一个静态全局变量。 特点： 　　A、该变量在全局数据区分配内存。 　　B、初始化：如果不显式初始化，那么将被隐式初始化为0(自动变量是随机的,除非显式地初始化)。 　　C、访变量只在本源文件可见，严格的讲应该为定义之处开始到本文件结束。 　　例（摘于C++程序设计教程---钱能主编P103）： 　　　　　　　　//file1.cpp 　　　　　　　　//Example 1                             #include <iostream.h>                             void fn();                              static int n; //定义静态全局变量                              void main()                              {                 n=20;                 cout<<n<<endl;                 fn();                              }                               void fn()                               {                 n++;                 cout<<n<<endl;                               } 　　D、文件作用域下声明的const的常量默认为static存储类型。 静态变量都在全局数据区分配内存，包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序，在内存中的分布情况如下图： 　 代码区 全局数据区 堆区 栈区 　　一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区，函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间，静态数据（即使是函数内部的静态局部变量）也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现，Example 1中的代码中将                  static int n; //定义静态全局变量 改为: int n; //定义全局变量 程序照样正常运行。的确，定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享，但定义静态全局变量还有以下好处： 静态全局变量不能被其它文件所用；(好像是区别extern的) 其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突； 您可以将上述示例代码改为如下： //Example 2 //File1 #include <iostream.h> void fn(); static int n; //定义静态全局变量(只能在本文件中使用) void main() { n=20; cout<<n<<endl; fn(); } //File2 #include <iostream.h> extern int n;(可在别的文件中引用这个变量) void fn() { n++; cout<<n<<endl; } 编译并运行Example 2，您就会发现上述代码可以分别通过编译，但link时出现错误。试着将 static int n; //定义静态全局变量 改为 int n; //定义全局变量 再次编译运行程序，细心体会全局变量和静态全局变量的区别。 2、静态局部变量 定义：在局部变量前加上static关键字时，就定义了静态局部变量。 我们先举一个静态局部变量的例子，如下： //Example 3 #include <iostream.h> void fn(); void main() { fn(); fn(); fn(); } void fn() { static n=10; cout<<n<<endl; n++; } 　　通常，在函数体内定义了一个变量，每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体，系统就会收回栈内存，局部变量也相应失效。 　　但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来，变量已经不再属于函数本身了，不再仅受函数的控制，给程序的维护带来不便。 　　静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区，而不是保存在栈中，每次的值保持到下一次调用，直到下次赋新值。 特点： 　　A、该变量在全局数据区分配内存。 　　B、初始化：如果不显式初始化，那么将被隐式初始化为0,以后的函数调用不再进行初始化。 　　C、它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或　语句块结束时，其作用域随之结束。 3、静态函数（注意与类的静态成员函数区别） 定义：在函数的返回类型前加上static关键字，函数即被定义成静态函数。 特点： 　　A、静态函数与普通函数不同，它只能在声明它的文件当中可见，不能被其它文件使用。 　　 静态函数的例子： //Example 4 #include <iostream.h> static void fn();//声明静态函数 void main() { fn(); } void fn()//定义静态函数 { int n=10; cout<<n<<endl; } 定义静态函数的好处： 静态函数不能被其它文件所用； 其它文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突； 二、面向对象的static关键字（类中的static关键字） 1、静态数据成员 在类内数据成员的声明前加上关键字static，该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。 //Example 5 #include <iostream.h> class Myclass { public: Myclass(int a,int b,int c); void GetSum(); private: int a,b,c; static int Sum;//声明静态数据成员 }; int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员 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; } void main() { Myclass M(1,2,3); M.GetSum(); Myclass N(4,5,6); N.GetSum(); M.GetSum(); } 可以看出，静态数据成员有以下特点： 对于非静态数据成员，每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个，静态数据成员在程序中也只有一份拷贝，由该类型的所有对象共享访问。也就是说，静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说，静态数据成员只分配一次内存，供所有对象共用。所以，静态数据成员的值对每个对象都是一样的，它的值可以更新； 静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间，所以不能在类声明中定义。在Example 5中，语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员； 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则； 因为静态数据成员在全局数据区分配内存，属于本类的所有对象共享，所以，它不属于特定的类对象，在没有产生类对象时其作用域就可见，即在没有产生类的实例时，我们就可以操作它； 静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式为： ＜数据类型＞＜类名＞::＜静态数据成员名＞=＜值＞ 类的静态数据成员有两种访问形式： ＜类对象名＞.＜静态数据成员名＞ 或 ＜类类型名＞::＜静态数据成员名＞ 如果静态数据成员的访问权限允许的话（即public的成员），可在程序中，按上述格式来引用静态数据成员 ； 静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类，每个实例的利息都是相同的。所以，应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处，第一，不管定义多少个存款类对象，利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存，所以节省存储空间。第二，一旦利息需要改变时，只要改变一次，则所有存款类对象的利息全改变过来了； 同全局变量相比，使用静态数据成员有两个优势： 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间，因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性； 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能； 2、静态成员函数 　　与静态数据成员一样，我们也可以创建一个静态成员函数，它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样，都是类的内部实现，属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针，this指针指向类的对象本身，因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下，this是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比，静态成员函数由于不是与任何的对象相联系，因此它不具有this指针。从这个意义上讲，它无法访问属于类对象的非静态数据成员，也无法访问非静态成员函数，它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。 //Example 6 #include <iostream.h> class Myclass { public: Myclass(int a,int b,int c); static void GetSum();/声明静态成员函数 private: int a,b,c; static int Sum;//声明静态数据成员 }; int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员 Myclass::Myclass(int a,int b,int c) { this->a=a; this->b=b; this->c=c; Sum+=a+b+c; //非静态成员函数可以访问静态数据成员 } void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现 { // cout<<a<<endl; //错误代码，a是非静态数据成员 cout<<"Sum="<<Sum<<endl; } void main() { Myclass M(1,2,3); M.GetSum(); Myclass N(4,5,6); N.GetSum(); Myclass::GetSum(); } 关于静态成员函数，可以总结为以下几点： 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static； 静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数； 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员； 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员； 由于没有this指针的额外开销，因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长； 调用静态成员函数，可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数，