详解C++中的static关键字

1. C++的static有两种用法
   • 面向过程程序设计中的static，主要应用于普通变量和函数，不涉及类
   • 面向对象程序设计中的static。主要是其在类中的作用。
2. 面向过程设计中的static
   • 静态全局变量：在全局变量前，加上关键字static，该变量就被定义成为一个静态全局变量。例如：static int n; 静态全局变量他有如下特点
     • 该变量在全局数据区分配内存；
     • 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）；
     • 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的； 　
     • 静态变量都在全局数据区分配内存（包括静态局部变量).
     • 对于一个完整的程序，在内存中一般会占用如下4部分内存
       • 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。
     • static int n; //定义静态全局变量
   • 静态全局变量和普通全局变量的区别
     • • 静态全局变量不能被其它文件所用；
       • 其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突；
   • 静态局部变量
     • 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。
     • 而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。
     • 静态局部变量有以下特点：
       • 该变量在全局数据区分配内存；
       • 静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；
       • 静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0；
       • 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；
   • 静态函数
     • 在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。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。
     • 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；
3. 面向对象的static关键字（类中的static关键字）
   • 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。
   • 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。
     • 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
       
     • 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，使用静态数据成员的优势
     • 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；
   • 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。
     • #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，也可以直接使用如下格式：＜类名＞::＜静态成员函数名＞（＜参数表＞）