c++语言中static关键字用法详解:(1)static修饰普通的变量和函数（2）static修饰类的成员变量和成员方法

参考：博文1：https://www.cnblogs.com/love-yh/p/7507630.html
博文2：https://blog.youkuaiyun.com/guotianqing/article/details/79828100
博文3：https://blog.youkuaiyun.com/junboyboy/article/details/17921763

一、研究对象和问题

static全局变量、static局部变量、static函数

问题一：static全局变量与普通的全局变量有什么区别？
问题二：static局部变量和普通局部变量有什么区别？
问题三： static函数与普通函数有什么区别？

二、要回答这几个问题之前需要先学习static关键字的用法，这才是解答问题，学会技能的正确方式：

c++语言中static关键字用法详解 （来源：博文2）

概述
static关键字在c语言中比较常用，使用恰当能够大大提高程序的模块化特性，有利于扩展和维护。

但是对于c语言初学者，static由于使用灵活，并不容易掌握。本文就static在c语言中的应用进行总结，供参考使用。错漏之处，请不吝指正。

在程序中使用static
变量

1. 局部变量

（1）普通局部变量是再熟悉不过的变量了，在任何一个函数内部定义的变量（不加static修饰符）都属于这个范畴。编译器一般不对普通局部变量进行初始化，也就是说它的值在初始时是不确定的，除非对其显式赋值。

普通局部变量存储于进程栈空间，使用完毕会立即释放。

（2）静态局部变量使用static修饰符定义，即使在声明时未赋初值，编译器也会把它初始化为0。且静态局部变量存储于进程的全局数据区，即使函数返回，它的值也会保持不变。
静态局部变量总结来说：
1） 静态局部变量在全局数据区分配内存空间；
2）声明静态局部变量未赋初值时，编译器自动对其初始化为0
3）作用域：其作用域为局部作用域，只在 定义它的函数中有用
4）生命周期：当定义它的函数结束时，其作用域随之结束，但是它的值会保存下来，下次调用时静态变量的初始化语句就不再起作用。 生命周期一直持续到程序运行结束。

小程序体会一下静态局部变量的威力：

#include <stdio.h>

void fn(void)
{
    int n = 10;

    printf("n=%d\n", n);
    n++;
    printf("n++=%d\n", n);
}

void fn_static(void)
{
    static int n = 10;        //但是它的值会保存下来，下次调用时静态变量的初始化语句就不再起作用。

    printf("static n=%d\n", n);
    n++;
    printf("n++=%d\n", n);
}

int main(void)
{
    fn();
    printf("--------------------\n");
    fn_static();
    printf("--------------------\n");
    fn();
    printf("--------------------\n");
    fn_static();

    return 0;
}

运行结果如下：

-> % ./a.out 
n=10
n++=11
--------------------
static n=10
n++=11
--------------------
n=10
n++=11
--------------------
static n=11
n++=12

可见，静态局部变量的效果跟全局变量有一拼，但是位于函数体内部，就极有利于程序的模块化了。

2. 全局变量

全局变量定义在函数体外部，在全局数据区分配存储空间，且编译器会自动对其初始化。

1、普通全局变量对整个工程可见，其他文件可以使用extern外部声明后直接使用。也就是说其他文件不能再定义一个与其相同名字的变量了（否则编译器会认为它们是同一个变量）。

2、静态全局变量仅对当前文件可见，其他文件不可访问，其他文件可以定义与其同名的变量，两者互不影响。

在定义不需要与其他文件共享的全局变量时，加上static关键字能够有效地降低程序模块之间的耦合，避免不同文件同名变量的冲突，且不会误使用。

3.函数

函数的使用方式与全局变量类似，在函数的返回类型前加上static，就是静态函数。

1、静态函数

（1）定义：在函数的返回类型前加上关键字static，函数就被定义成为静态函数。
（2）static函数（静态函数）其特性如下：

1）静态函数只能在声明它的文件中可见，其他文件不能引用该函数
2）不同的文件可以使用相同名字的静态函数，互不影响
（3）定义静态函数的好处：
1） 其他文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突
2） 静态函数不能被其他文件所用。
扩展阅读：
存储说明符auto，register，extern，static，对应两种存储期：自动存储期和静态存储期。
auto和register对应自动存储期。具有自动存储期的变量在进入声明该变量的程序块时被建立，它在该程序块活动时存在，退出该程序块时撤销。
关键字extern和static用来说明具有静态存储期的变量和函数。用static声明的局部变量具有静态存储持续期（static storage duration），或静态范围（static extent）。虽然他的值在函数调用之间保持有效，但是其名字的可视性仍限制在其局部域内。静态局部对象在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化。
由于static变量的以上特性，可实现一些特定功能。见文末博文2总结。

2、普通函数

（1）非静态函数可以在另一个文件中直接引用，甚至不必使用extern声明
因为函数的定义和声明默认情况下是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。

下面两个文件的例子说明使用static声明的函数不能被另一个文件引用：

/* file1.c */
#include <stdio.h>

static void fun(void)
{
printf(“hello from fun.\n”);
}

int main(void)
{
fun();
fun1();

return 0;

}

/* file2.c */
#include <stdio.h>

static void fun1(void)
{
    printf("hello from static fun1.\n");
}

使用 gcc file1.c file2.c编译时，错误报告如下：

/tmp/cc2VMzGR.o：在函数‘main’中：
static_fun.c:(.text+0x20)：对‘fun1’未定义的引用
collect2: error: ld returned 1 exit status

修改文件，不使用static修饰符，可在另一文件中引用该函数：

/* file1.c */
#include <stdio.h>

void fun(void)
{
    printf("hello from fun.\n");
}

/* file2.c */
int main(void)
{
    fun();

    return 0;
}

同样使用 gcc file1.c file2.c编译，编译通过，运行结果如下：

-> % ./a.out 
hello from fun.

4.面向对象

(1)静态数据成员 ，即static修饰类的成员变量

在类内数据成员的声明前加上static关键字，该数据成员就是类内的静态数据成员。其特点如下：

静态数据成员存储在全局数据区，静态数据成员在定义时分配存储空间，所以不能在类声明中定义
静态数据成员是类的成员，无论定义了多少个类的对象，静态数据成员的拷贝只有一个，且对该类的所有对象可见。也就是说任一对象都可以对静态数据成员进行操作。而对于非静态数据成员，每个对象都有自己的一份拷贝。
由于上面的原因，静态数据成员不属于任何对象，在没有类的实例时其作用域就可见，在没有任何对象时，就可以进行操作
和普通数据成员一样，静态数据成员也遵从public, protected, private访问规则
静态数据成员的初始化格式：<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方式：<类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名>
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 ，即 static修饰类的成员函数

与静态数据成员类似，静态成员函数属于整个类，而不是某一个对象，其特性如下：

静态成员函数没有this指针，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
出现在类体外的函数定义不能指定关键字static
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
5.总结
static是一个很有用的关键字，使用得当可以使程序锦上添花。当然，有的公司编码规范明确规定只用于本文件的函数要全部使用static关键字声明，这是一个良好的编码风格。

无论如何，要在实际编码时注意自己的编码习惯，尽量体现出语言本身的优雅和编码者的编码素质。

博文2：总结
https://blog.youkuaiyun.com/junboyboy/article/details/17921763
由于static变量的以上特性，可实现一些特定功能。
1． 统计次数功能
声明函数的一个局部变量，并设为static类型，作为一个计数器，这样函数每次被调用的时候就可以进行计数。这是统计函数被调用次数的最好的办法，因为这个变量是和函数息息相关的，而函数可能在多个不同的地方被调用，所以从调用者的角度来统计比较困难。
2、 C语言中使用静态函数的好处：
静态函数会被自动分配在一个一直使用的存储区，直到退出应用程序实例，避免了调用函数时压栈出栈，速度快很多。
关键字“static”，译成中文就是“静态的”，所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指对函数的作用域仅局限于本文件。 使用内部函数的好处是：不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名，因为同名也没有关系。
c语言中static的语义1.static变量:1).局部a.静态局部变量在函数内定义,生存期为整个源程序，但作用域与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。b.对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值，则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值，则其值是不定的。2).全局全局变量本身就是静态存储方式， 静态全局变量当然也是静态存储方式。但是他们的作用域，非静态全局 变量的作用域是整个源程序（多个源文件可以共同使用）； 而静态全局变量则限制了其作用域， 即只在定义该变量的源文件内有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。2.static函数（也叫内部函数）只能被本文件中的函数调用，而不能被同一程序其它文件中的函数调用。区别于一般的非静态函数（外部函数） static在c里面可以用来修饰变量，也可以用来修饰函数。 先看用来修饰变量的时候。变量在c里面可分为存在全局数据区、栈和堆里。其实我们平时所说的堆栈是栈而不包含对，不要弄混。

二、回答问题

问题一：static全局变量与普通的全局变量有什么区别？
全局变量（外部变量）的说明之前再冠以static就构成了静态的全局变量。
（1）全局变量本身就是静态存储方式，静态全局变量当然也是静态存储方式。
这两者在存储方式上并无不同。
（2）作用域不同：a.这两者的区别在于非静态全局变量的作用域是整个源程序，当一个源程序由多个原文件组成时，非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 b.而静态全局变量则限制了其作用域，即只在定义该变量的源文件内有效，在同一源程序的其它源文件中不能使用它。
　　由于静态全局变量的作用域限于一个源文件内，只能为该源文件内的函数公用，因此可以避免在其他源文件中引起错误。
(3)　static全局变量与普通的全局变量的区别是 static全局变量只初始化一次，防止在其他文件单元被引用。

问题二：static局部变量和普通局部变量有什么区别？
static局部变量只被初始化一次，下一次依据上一次结果值；

问题三： static函数与普通函数有什么区别？
static函数在内存中只有一份，普通函数在每个被调用中维持一份拷贝。
static函数与普通的函数作用域不同。尽在本文件中。只在当前源文件中使用的函数应该说明为内部函数（static），内部函数应该在当前源文件中说明和定义。对于可在当前源文件以外使用的函数应该在一个头文件中说明，要使用这些函数的源文件要包含这个头文件。
static函数与普通函数最主要区别是static函数在内存中只有一份，普通静态函数在每个被调用中维持一份拷贝程序的局部变量存在于（堆栈）中，全局变量存在于（静态区）中，动态申请数据存在于（堆）