类的static成员

通常,非 static 数据成员存在于类类型的每个对象中。不像普通的数据成员,static 数据成员独立于该类的任意对象而存在;每个 static 数据成员是与类关联的对象,并不与该类的对象相关联。

正如类可以定义共享的 static 数据成员一样,类也可以定义 static 成员函数。static 成员函数没有 this 形参,它可以直接访问所属类的 static 成员,但不能直接使用非 static 成员。

使用 static 成员而不是全局对象有三个优点。

The name of a static member is in the scope of the class, thereby avoiding name collisions with members of other classes or global objects.

static 成员的名字是在类的作用域中,因此可以避免与其他类的成员或全局对象名字冲突。

Encapsulation can be enforced. A static member can be a private member; a global object cannot.

可以实施封装。static 成员可以是私有成员,而全局对象不可以。

It is easy to see by reading the program that a static member is associated with a particular class. This visibility clarifies the programmer's intentions.

通过阅读程序容易看出 static 成员是与特定类关联的。这种可见性可清晰地显示程序员的意图。

 

考虑一个简单的表示银行账户的类。每个账户具有余额和拥有者,并且按月获得利息,但应用于每个账户的利率总是相同的。可以按下面的这样编写这个类

     class Account {
     public:
         // interface functions here
         void applyint() { amount += amount * interestRate; }
         static double rate() { return interestRate; }
         static void rate(double); // sets a new rate
     private:
         std::string owner;
         double amount;
         static double interestRate;
         static double initRate();
     };


可以通过作用域操作符从类直接调用 static 成员,或者通过对象、引用或指向该类类型对象的指针间接调用。

### C++模板中静态成员变量的定义与初始化 在C++中,模板中的静态成员变量与其他普通的静态成员变量有所不同。以下是关于如何正确定义和初始化模板静态成员变量的关键点: #### 1. 模板静态成员变量的声明 模板中的静态成员变量需要在其体内进行声明。例如,在给定的例子中,`TestTemStatic` 模板中有两个静态成员变量 `knownTypeVar` 和 `unKnownTypeVar` 的声明如下: ```cpp template<typename T> class TestTemStatic { public: static int knownTypeVar; static T unKnownTypeVar; }; ``` #### 2. 静态成员变量的外部定义 为了使编译器能够正确处理模板中的静态成员变量,必须在外部分别为每个型的实例化提供具体的定义。 ##### (a) 基本数据型静态成员变量的初始化 如果静态成员变量是一个基本数据型(如 `int`),则可以按照以下方式进行定义和初始化: ```cpp // 定义并初始化已知型的静态成员变量 template<typename T> int TestTemStatic<T>::knownTypeVar = 0; // 初始化为默认值 0 [^1] ``` 这里需要注意的是,即使是在外定义时也需要显式指定模板参数 `<T>`。 ##### (b) 未知型静态成员变量的初始化 当静态成员变量依赖于模板参数型时,则需为其分配初始值的方式取决于该型的性质。例如: ```cpp // 定义并初始化未知型的静态成员变量 template<typename T> T TestTemStatic<T>::unKnownTypeVar = T(); // 使用默认构造函数初始化 [^1] ``` 上述代码表示通过调用 `T()` 来创建一个默认对象作为初始值。这种方式适用于具有无参构造函数的任何型。 #### 3. 利用C++11及以上版本特性简化初始化过程 自C++11起引入了新的语法允许直接在内部完成某些特定条件下的静态成员变量初始化操作。具体而言,仅限常量表达式的整数型或者枚举型的静态成员可以直接在线赋初值而无需额外再单独写一次全局作用域内的实现语句。 ```cpp template<typename T> class AnotherExample { public: static constexpr int fixedValue = 42; // 可以内联初始化 [^5] }; // 不需要再次定义fixedValue ``` #### 示例完整代码展示 下面给出完整的例子来演示整个流程: ```cpp #include <iostream> template<typename T> class TestTemStatic { public: static int knownTypeVar; static T unKnownTypeVar; }; // 外部定义及初始化 template<typename T> int TestTemStatic<T>::knownTypeVar = 0; template<typename T> T TestTemStatic<T>::unKnownTypeVar = T(); int main(){ std::cout << "Known Type Var: " << TestTemStatic<int>::knownTypeVar << "\n"; double dVal = 3.14; TestTemStatic<double>::unKnownTypeVar = dVal; std::cout << "Unknown Type Var: " << TestTemStatic<double>::unKnownTypeVar << "\n"; return 0; } ```
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