关于静态函数只能调用静态变量

本文详细解释了C++中静态成员(包括静态函数和静态变量)的概念及其使用方法。重点阐述了为什么静态成员函数不能访问类的非静态成员,并通过示例代码进行了演示。

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有次面试的时候被問到,说为什么静态函数只能调用静态变量,我一下懞了,平时只知道这样記着,所以也只能老实回答。面试完后补习了下这块的知识。

推荐一篇很好的文章,关于C++中的this指针的:http://blog.csdn.NET/starlee/article/details/2062586

首先得知道为什么要使用静态数据成员:


    在类中,静态成员可以实现多个对象之间的数据共享,并且使用静态数据成员还不会破坏隐藏的原则,即保证了安全性。因此,静态成员是类的所有对象中共享的成员,而不是某个对象的成员。

    使用静态数据成员可以节省内存,因为它是所有对象所公有的,因此,对多个对象来说,静态数据成员只存储一处,供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样,但它的值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次,保证所有对象存取更新后的相同的值,这样可以提高时间效率。

静态数据成员的使用方法和注意事项如下:

1、静态数据成员在定义或说明时前面加关键字static。

2、静态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如下:
     <数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>

这表明:
(1) 初始化在类体外进行,而前面不加static,以免与一般静态变量或对象相混淆。

(2) 初始化时不加该成员的访问权限控制符private,public等。

(3) 初始化时使用作用域运算符来标明它所属类,因此,静态数据成员是类的成员,而不是对象的成员。

3、静态数据成员是静态存储的,它是静态生存期,必须对它进行初始化。

4、引用静态数据成员时,采用如下格式:

<类名>::<静态成员名>

 

为什么不能在静态成员函数中使用非静态变量:

程序最终都将在内存中执行,变量只有在内存中占有一席之地时才能被访问。

因为静态是针对类的,而成员变量为对象所有。

静态成员函数不属于任何一个类对象,没有this指针,而非静态成员必须随类对象的产生而产生,所以静态成员函数”看不见”非静态成员,自然也就不能访问了

类的静态成员(变量和方法)属于类本身,在类加载的时候就会分配内存,可以通过类名直接去访问;非静态成员(变量和方法)属于类的对象,所以只有在类的对象产生(创建类的实例)时才会分配内存,然后通过类的对象(实例)去访问。

在一个类的静态成员中去访问其非静态成员之所以会出错是因为在类的非静态成员不存在的时候类的静态成员就已经存在了,访问一个内存中不存在的东西当然会出错。

C++会区分两种类型的成员函数:静态成员函数和非静态成员函数。这两者之间的一个重大区别是,静态成员函数不接受隐含的this自变量。所以,它就无法访问自己类的非静态成员。


静态成员函数

    静态成员函数和静态数据成员一样,它们都属于类的静态成员,它们都不是对象成员。因此,对静态成员的引用不需要用对象名。

在静态成员函数的实现中不能直接引用类中说明的非静态成员,可以引用类中说明的静态成员。如果静态成员函数中要引用非静态成员时,可通过对象来引用。下面通过例子来说明这一点。

#include <iostream>

using namespace std;

 

class M

{

public:

     M(int a) { A=a; B+=a;}

     static void f1(M m);

private:

     int A;

     static int B;

};

 

void M::f1(M m)

{

     cout<<”A=”<<m.A<<endl; //静态成员函数中通过对象来引用非静态成员

     cout<<”B=”<<B<<endl;

}

 

int M::B=0; //静态数据成员初始化的格式<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>

void main()

{

     M P(5),Q(10);

     M::f1(P); //静态成员函数调用时不用对象名

     M::f1(Q);

}



读者可以自行分析其结果。从中可看出,调用静态成员函数使用如下格式:

<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>);

 

运行结果:

A=5

B=15

A=10

B=15


### 静态成员函数只能访问静态成员变量的原因及限制 #### 原因分析 静态成员函数属于类本身,而非某个具体的对象实例。因此,在调用静态成员函数时,并不需要创建类的对象实例[^2]。由于静态成员函数没有隐式的`this`指针(即没有绑定到任何特定对象),它无法区分或访问非静态成员变量,因为非静态成员变量是与具体对象关联的,而静态成员函数并不知道具体操作的是哪个对象的非静态成员变量[^1]。 #### 访问限制 静态成员函数只能访问静态成员变量静态成员函数,这是由其设计决定的。静态成员函数在运行时独立于任何对象实例存在,因此它可以安全地访问同样独立于对象实例的静态成员变量。如果允许静态成员函数访问非静态成员变量,则需要一个明确的对象实例作为上下文,而这违背了静态成员函数的设计初衷[^2]。 以下是关键点总结: 1. **无`this`指针**:静态成员函数没有`this`指针,因此无法访问与具体对象相关的非静态成员变量。 2. **共享性**:静态成员函数静态成员变量都属于类本身,二者具有相同的生命周期和作用范围,因此可以相互访问[^3]。 3. **访问权限控制**:即使静态成员函数可以访问静态成员变量,仍然受到`private`、`protected`和`public`关键字的访问权限限制[^1]。 #### 示例代码说明 以下代码展示了静态成员函数访问静态成员变量的正确方式,以及尝试访问非静态成员变量时的错误: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Example { public: static void setSharedValue(int value) { sharedValue = value; } // 正确:访问静态成员变量 static int getSharedValue() { return sharedValue; } // 正确:访问静态成员变量 static void tryAccessNonStatic() { // m_B = 10; // 错误:静态成员函数不能访问非静态成员变量 } private: static int sharedValue; // 静态成员变量声明 int m_B; // 非静态成员变量声明 }; int Example::sharedValue = 0; // 类外初始化静态成员变量 void test01() { Example::setSharedValue(42); // 通过类名调用静态成员函数 cout << "Shared Value: " << Example::getSharedValue() << endl; // 输出静态成员变量的值 } int main() { test01(); return 0; } ``` #### 设计意义 这种设计确保了静态成员函数的行为与其职责相匹配,即处理与类本身相关的信息,而不是与具体对象相关的信息。这有助于保持代码的清晰性和可维护性[^3]。 --- ###
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