C++ 类中的static成员的初始化和特点

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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。