C++ 类中的static成员的初始化和特点

本文详细介绍了C++中静态成员的初始化方式及其特点,并对比了不同类型的成员变量的初始化方法。包括引用、常量、静态变量、静态整型常量及静态非整型常量的初始化过程。

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C++ 类中的static成员的初始化和特点

在C++的类中有些成员变量初始化和一般数据类型的成员变量有所不同。以下测试编译环境为:

➜   g++ -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=g++
Target: x86_64-linux-gnu
gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4) 

测试代码(g++编译通过):

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
public:
    Test() : y(1), r(y), d(3){} //对于常量型成员变量和引用型成员变量,必须通过参数化列表的方式进行初始化。
    ~Test(){}

    int y;      //普通变量成员
    int &r;     //引用成员变量
    const int d;    //常量成员变量
    static int c;   //静态成员变量
    static const int x = 2.1;   //静态常量整型成员变量
    static const int xx;        //静态常量整型成员变量声明
    static const double z;  //静态常量非整型成员变量声明
    static const float zz = 6.6;    //静态常量非整型成员变量
};


const int Test::xx = 4; //静态常量整型成员变量定义
const double Test::z = 5.1; ////静态常量非整型成员变量定义
int Test::c = 2;

int main(void)
{
    cout << Test::x << endl;    

    return 0;
}

这些特殊类型的成员变量主要有:

1. 引用
2. 常量
3. 静态变量
4. 静态整型常量
5. 静态非整型常量
  • 对于==1. 引用==和==2. 常量==,成员变量必须通过构造函数的==参数列表==的方式初始化。例如:上述程序中的r 和 d 变量的初始化。

  • 对于==3. 静态变量==,static成员变量需要在类定义体外进行初始化与定义,因为static数据成员独立该类的任意对象存在,它是与类关联的对象,不与类对象关联。例如:上述程序中的c变量的初始化。

  • 对于==4. 静态整型常量==,该类型成员可以直接在类中初始化,也可以在类中声明,在类定义体外进行定义。例如:上述程序中的x和xx变量。

  • 对于==5. 静态非整型常量==,该类型也是可以在类中声明在类定义体外进行定义,或者直接在类中定义初始化。例如:上述程序中的z和zz变量。

结论:

静态成员属于类作用域,但不属于类对象,它的生命周期和普通的静态变量一样,程序运行时进行分配内存和初始化,程序结束时则被释放。所以不能在类的构造函数中进行初始化。

static成员的优点

  • static成员的名字是在类的作用域中,因此可以避免与其它类成员或全局对象名字冲突
  • 可以实施封装,static成员可以是私有的,而全局对象不可以
  • 阅读程序容易看出static成员与某个类相关联,这种可见性可以清晰地反映程序员的意图

static成员函数特点

  • 因为static成员函数没有this指针,所以静态成员函数不可以访问非静态成员。
  • 非静态成员函数可以访问静态成员。
  • 静态数据成员与类的大小无关,因为静态成员只是作用在类的范围而已。
#include <iostream>

using namespace std;

class test2
{
public:
    test2(int num) : y(num){}
    ~test2(){}

    static void testStaticFun()
    {
      cout << "y = " << y << endl; //Error:静态成员函数不能访问非静态成员
    }

    void testFun()
    {
        cout << "x = " << x << endl; 
    }
private:
    static int x;//静态成员变量的引用性说明
    int y;
};

int test2::x = 10;//静态成员变量的定义性说明

int main(void)
{
    test2 t(100);
    t.testFun();

    return 0;
}

static用法总结

  • c语言中:
    • 用于函数内部修饰变量,即函数内的静态变量。这种变量的生存期长于该函数,使得函数具有一定的“状态”。使用静态变量的函数一般是不可重入的,也不是线程安全的,比如strtok(3)。
    • 用在文件级别(函数体之外),修饰变量或函数,表示该变量或函数只在本文件可见,其他文件看不到也访问不到该变量或函数。专业的说法叫“具有internal linkage”(简言之:不暴露给别的translation unit)。
  • c++语言中(由于C++引入了类,在保持与C语言兼容的同时,static关键字又有了两种新用法):
    • 用于修饰类的数据成员,即所谓“静态成员”。这种数据成员的生存期大于class的对象(实例/instance)。静态数据成员是每个class有一份,普通数据成员是每个instance 有一份。
    • 用于修饰class的成员函数,即所谓“静态成员函数”。这种成员函数只能访问静态成员和其他静态程员函数,不能访问非静态成员和非静态成员函数。
<think>好的,我需要回答用户关于C++static成员变量初始化方法的问题。根据用户提供的引用资料,我需要整理出正确的初始化步骤注意事项。 首先,用户提到的引用[2][3]指出,静态成员变量不能在定义内部初始化,必须在外部进行。例如,像int MyClass::count = 0;这样。同时,引用[1]中的例子也展示了静态成员变量的声明定义分开的写法。 接下来,用户提到了常量静态成员变量。根据引用[4],如果是整型或枚举型的常量静态成员,可以在初始化,但需要加上const关键字。例如static const int MAX = 100;。但其他型的常量静态成员可能还是需要在外部定义,比如引用[3]中的例子可能需要外定义,但用户提供的引用中没有明确这点,可能需要进一步确认。 另外,引用[5]讨论了静态变量初始化的线程安全问题。如果静态变量是在运行时初始化(比如局部静态变量),可能会有线程安全问题,但静态成员通常在main函数之前初始化,所以不存在这个问题。这点需要说明清楚。 用户还提到C++11允许非静态成员变量在初始化,但静态成员变量不适用。引用[4]中的警告信息说明初始化静态成员C++11的特性,而静态成员仍需外部初始化。 总结一下,静态成员变量的初始化步骤应该是:在内声明,外定义初始化。对于整型或枚举型的常量静态成员,可以在内直接初始化。其他型如double或非整型常量则需要在外定义。 需要确保回答覆盖这些点,结构清晰,分点说明,并引用正确的资料作为支持。同时,生成的相关问题要围绕静态成员变量的其他方面,如线程安全、C++11特性、常量成员等。</think>### C++静态成员变量初始化方法详解 在C++中,静态成员变量的初始化需要遵循以下规则: #### 1. **基本初始化方式** 静态成员变量必须在外部单独定义初始化,格式为: ```cpp 名::变量名 = 值; ``` 例如: ```cpp class MyClass { public: static int count; // 声明 }; int MyClass::count = 0; // 定义并初始化[^1][^2] ``` #### 2. **常量静态成员初始化** - **整型/枚举型**的常量静态成员可在内直接初始化: ```cpp class MyClass { public: static const int MAX = 100; // 允许初始化[^4] }; ``` - **其他型**(如浮点型、自定义型)仍需在外定义: ```cpp class MyClass { public: static const double PI; }; const double MyClass::PI = 3.1415; // 必须外定义[^3] ``` #### 3. **初始化限制** - 不能在构造函数或初始化列表中初始化静态成员变量[^3] - 初始化仅适用于非常量静态成员C++11特性,需注意编译器支持)[^4] #### 4. **线程安全性** 静态成员变量在程序启动时(`main()`函数前)完成初始化,因此不存在线程安全问题[^5] #### 5. **特例说明** 若静态成员变量是模板或存在多文件依赖,需特别注意初始化的顺序问题(通常通过单例模式解决) ```cpp // 完整示例 class Student { public: static int total; // 声明 }; int Student::total = 50; // 定义并初始化[^3] ```
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