static函数与普通函数

本文深入探讨了C语言中static关键字在变量、函数及存储区的应用,包括全局静态变量、局部静态变量、静态函数的特点及其作用,解释了它们如何影响程序的内存管理和执行效率。

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。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。这两者的区别虽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源文件组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 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局限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用, 因此可以避免在其它源文件中引起错误。

static全局变量与普通的全局变量有什么区别:static全局变量只初使化一次,防止在其他文件单元中被引用;
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;
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。


C程序一直由下列部分组成:
      1)正文段——CPU执行的机器指令部分;一个程序只有一个副本;只读,防止程序由于意外事故而修改自身指令;    
  2)初始化数据段(数据段)——在程序中所有赋了初值的全局变量,存放在这里。    
  3)非初始化数据段(bss段)——在程序中没有初始化的全局变量;内核将此段初始化为0。     
  4)栈——增长方向:自顶向下增长;自动变量以及每次函数调用时所需要保存的信息(返回地址;环境信息)。      
  5)堆——动态存储分。

全局变量之前加上关键字static,全局变量就被定义成为一个全局静态变量。
   1)内存中的位置:静态存储区(静态存储区在整个程序运行期间都存在)
  2)初始化:未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显示初始化)
   3)作用域:全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的。准确地讲从定义之处开始到文件结尾。

好处:
定义全局静态变量的好处:
<1>不会被其他文件所访问,修改
<2>其他文件中可以使用相同名字的变量,不会发生冲突。

局部静态变量
在局部变量之前加上关键字static,局部变量就被定义成为一个局部静态变量。
  1)内存中的位置:静态存储区
  2)初始化:未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显示初始化)
  3)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,作用域随之结束。

 注:当static用来修饰局部变量的时候,它就改变了局部变量的存储位置,从原来的栈中存放改为静态存储区。但是局部静态变量在离开作用域之后,并没有被销毁,而是仍然驻留在内存当中,直到程序结束,只不过我们不能再对他进行访问。
当static用来修饰全局变量的时候,它就改变了全局变量的作用域(在声明他的文件之外是不可见的),但是没有改变它的存放位置,还是在静态存储区中。

3. 静态函数
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。
  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。
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。
 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。
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。

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。

<think>我们正在讨论C++中static函数普通函数的区别。根据引用内容,我们可以总结如下: 1. **普通成员函数**: - 属于类的实例(对象),每个对象都有自己的一份成员函数(但代码段共享)。 - 调用时需要通过对象(或指针/引用)来调用,隐含传递this指针。 - 可以访问类的所有成员(包括private成员)。 2. **static成员函数**: - 属于类本身,而不是类的实例。因此,它不需要通过对象来调用,可以直接通过类名调用。 - 没有this指针,因此不能直接访问类的非静态成员(包括非静态成员变量和非静态成员函数)。 - 主要用来操作静态成员变量,或者执行类相关但具体对象无关的操作。 另外,引用中还提到了静态全局函数(在文件作用域内使用static修饰的函数普通全局函数的区别: 3. **普通全局函数**: - 具有外部链接性,可以在其他源文件中通过声明来使用。 4. **static全局函数**: - 具有内部链接性,只在定义它的源文件中可见,其他源文件不能使用。这样可以避免命名冲突。 下面我们详细展开说明: ### 一、static成员函数普通成员函数的区别 | 特性 | static成员函数 | 普通成员函数 | |------|---------------|------------| | **所属对象** | 属于类,不依赖于任何对象 | 属于类的对象(实例) | | **调用方式** | 可通过类名直接调用,也可通过对象调用 | 必须通过对象(或指针/引用)调用 | | **this指针** | 无this指针 | 有this指针,指向当前对象 | | **访问非静态成员** | 不能直接访问非静态成员变量和函数(因为没有this指针) | 可以直接访问类的所有成员 | | **访问静态成员** | 可以访问静态成员变量和静态成员函数 | 可以访问静态成员变量和静态成员函数 | | **虚函数** | 不能是虚函数 | 可以是虚函数 | ### 二、示例代码 ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Example { public: static int count; // 静态成员变量 int id; Example(int i) : id(i) { count++; } // 普通成员函数 void display() { cout << "ID: " << id << ", Count: " << count << endl; } // 静态成员函数 static void showCount() { cout << "Total objects: " << count << endl; // 错误:静态函数不能访问非静态成员 // cout << id; // 编译错误,因为id是非静态成员 } }; int Example::count = 0; // 静态成员变量初始化 int main() { Example e1(1); Example e2(2); // 通过对象调用普通成员函数 e1.display(); // 输出:ID: 1, Count: 2 e2.display(); // 输出:ID: 2, Count: 2 // 通过类名调用静态成员函数 Example::showCount(); // 输出:Total objects: 2 // 通过对象调用静态成员函数 e1.showCount(); // 输出:Total objects: 2 return 0; } ``` ### 三、static全局函数普通全局函数的区别 在文件作用域中(即不在任何类中),使用static修饰的函数是静态全局函数,它普通全局函数的区别如下: | 特性 | static全局函数 | 普通全局函数 | |------|---------------|------------| | **作用域** | 只在定义它的源文件中可见 | 整个程序可见(通过声明) | | **链接性** | 内部链接(其他源文件不可见) | 外部链接(其他源文件可见) | | **避免冲突** | 可以避免不同源文件中的函数名冲突 | 如果多个源文件有同名函数,会导致链接错误(除非使用匿名命名空间) | 示例: ```cpp // 文件1.cpp static void func() { // 只在文件1.cpp中可见 // ... } // 文件2.cpp void func(); // 声明另一个文件中的func函数(但这里不能访问文件1.cpp中的static func) void func() { // 这是另一个全局函数文件1.cpp中的func不冲突 // ... } ``` ### 四、总结 1. **static成员函数**:属于类,没有this指针,只能访问静态成员,用于执行类相关但对象无关的操作。 2. **普通成员函数**:属于对象,有this指针,可以访问所有成员。 3. **static全局函数**:文件作用域内使用,限制作用域在当前源文件,避免命名冲突。 4. **普通全局函数**:可以在整个程序中访问(需要声明),但要注意避免命名冲突。 设计意义: - 使用static成员函数可以封装类相关但不需要对象实例的操作(如工厂方法、单例模式等)[^4]。 - 使用static全局函数可以限制函数的作用域,提高模块化并避免命名冲突[^2]。 §§相关问题§§ 1. C++中静态成员变量如何初始化? 2. 为什么静态成员函数不能声明为const? 3. 如何在C++中实现单例模式?</think>### C++中`static`函数普通函数的区别 在C++中,`static`函数普通函数的核心区别在于**作用域、链接性、内存模型和访问权限**。以下是详细对比: --- #### 一、作用域链接性 | 特性 | `static`函数 | 普通函数 | |--------------------|---------------------------------------|-----------------------------------| | **作用域** | 文件作用域(仅定义它的源文件内有效) | 全局作用域(整个程序可见) | | **链接性** | 内部链接(其他文件无法访问)[^2] | 外部链接(其他文件可声明使用) | | **命名冲突** | 不会其他文件的同名函数冲突 | 需避免全局命名冲突 | **示例**: ```cpp // File1.cpp static void foo() {} // 仅File1.cpp可见 // File2.cpp void foo() {} // 全局函数File1.cpp的foo不冲突 ``` --- #### 二、类中的`static`成员函数 vs 普通成员函数 | 特性 | `static`成员函数 | 普通成员函数 | |--------------------|--------------------------------------|-----------------------------------| | **调用方式** | `类名::函数名()` 或 `对象.函数名()` | 必须通过对象调用 | | **`this`指针** | 无`this`指针,不能访问非静态成员[^1] | 有`this`指针,可访问所有成员 | | **访问权限** | 只能访问静态成员变量[^3][^4] | 可访问所有成员(包括非静态) | | **虚函数** | 不能是虚函数 | 可以是虚函数 | **示例**: ```cpp class Student { public: static int getTotal() { return num; } // ✅ 访问静态成员 void printName() { cout << name; } // ✅ 访问非静态成员 private: static int num; // 静态成员 string name; // 非静态成员 }; ``` --- #### 三、内存生命周期 | 特性 | `static`函数 | 普通函数 | |--------------------|---------------------------------------|-----------------------------------| | **内存位置** | 代码区(仅一份实例)[^2] | 代码区(每个调用无独立拷贝) | | **局部`static`变量**| 只初始化一次,跨调用保持状态 | 无此特性 | **局部`static`变量示例**: ```cpp void counter() { static int count = 0; // 只初始化一次 count++; cout << count; // 输出持续递增 } ``` --- #### 四、设计意义总结 1. **封装性** `static`函数限制作用域,避免全局命名污染[^2]。 2. **工具类实现** 无需实例化即可调用(如数学函数库)[^4]。 3. **共享数据操作** 静态成员函数专用于管理类的静态成员变量[^3]。 4. **线程安全初始化** 局部`static`变量实现单例模式(C++11起线程安全)。 --- ### 关键区别总结 | **维度** | `static`函数 | 普通函数 | |----------------|---------------------------------------|-----------------------------------| | 作用域 | 文件/类作用域 | 全局作用域 | | 链接性 | 内部链接 | 外部链接 | | 访问类成员 | 仅静态成员 | 所有成员 | | 内存特性 | 无独立实例 | 无独立实例 | | `this`指针 | 无 | 有 | | 跨调用状态保持 | 通过局部`static`变量实现 | 无法直接实现 | > 💡 提示:优先用`static`函数替代全局函数,提高封装性;用`static`成员函数管理类级共享数据。
评论 1
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值