C++ static

    之前经常遇到过static关键字的用法,并没有深入的研究其灵活的方法,今天在这里总结一下。C++static关键字有两种用法:面向过程程序设计中的static关键字和面向对象程序设计中的static关键字。前者应用于普通变量和函数,不涉及类;后者主要说明static关键字在类中的作用。

一、面向过程设计的static关键字

1.静态变量

静态全局变量

    在全局变量前加上static关键字,该变量就被定义成一个静态全局变量。静态全局变量的特点如下:

    该变量在全局数据区分配内存;

     未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(假如为int类型);

     静态全局变量在声明它的整个文件是可见的,而在文件外不可见;

    静态全局变量保存在全局数据区,不会因为函数的推出而释放空间;

    非静态全局变量可以在其他文件中使用,而静态全局变量不可以在定义它的文件之外使用;

    静态全局变量不会影响其他文件中变量的定义,也就是说在其他文件中可以定义重名的变量,而不会冲突。

静态局部变量

    在局部变量前加上static关键字,该变量就被定义为一个静态局部变量。静态局部变量的特点如下:

    静态局部变量保存在全局数据区,而非静态局部变量保存在栈区;

    静态局部变量在程序执行到该对象声明处首次初始化,之后调用不再被初始化,如下所示:

     void fn();
      void main()
      {
       fn();
       fn();
       fn();
      }
      void fn()
      {
       static int n=10;//
只执行一次
       cout<<n<<endl;
       n++;
      }

     如果静态局部变量未显式初始化,其初始化为0(假如为int类型);

    静态局部变量一直保存到程序结束,但其作用域为定义它的函数体。

2.静态函数

    在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数,定义静态函数的好处有:

     静态函数只能在定义的文件中可见,不能被其他文件所用;

    其他文件可以有相同的名字而不会引起冲突。

二、面向对象设计的static关键字(类中的static关键字)

1.静态数据成员

    在类内的数据成员声明前加上static关键字,该数据成员就变为类的静态数据成员,静态数据成员的特点如下:

    静态数据成员被所有的类的对象所共有,类定义对象时静态数据成员不会随着非静态数据成员而拷贝,所有的类的对象共用同一个地址的某一个静态数据成员的内存;

    静态数据成员在定义时分配空间,它不能在类声明中定义,因为每一个类中的静态数据成员只分配一次空间,它一般定义在类的外部;

    同其他非静态数据成员一样,静态数据成员遵循public,protected,private的访问规则;

    静态数据成员初始化的方式为:<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>;

    静态数据成员不管有没有产生类对象都可以访问,访问方式有两种:<类对象名>.<静态数据成员名> <类类型名>::<静态数据成员名>;

    静态数据成员主要应用在各个类的对象有相同的某项属性的时候,比如银行存款中的利息,对于各个储户都是相同的。

2.静态成员函数

    在类的成员函数声明前加上static关键字就成为了静态成员函数,静态成员函数的特点有:

    类的成员函数之外的函数不能定义为静态的;

    静态成员函数可以访问类内部的静态成员函数和静态数据变量,但是不能访问非静态成员函数和非静态数据变量,非静态成员函数和非静态数据变量可以访问静态函数和静态数据变量;

    静态成员函数没有this指针的开销;

    静态成员函数的调用和静态数据变量的调用方式相同。

参考:http://blog.youkuaiyun.com/he3913/archive/2008/09/18/2944731.aspx

<think>首先,用户的问题是:“我想了解C++static关键字的用法 请问C++ static keyword usage and examples”。这是一个关于C++编程语言的问题,具体是关于static关键字的用法和示例。 根据系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,尽量保证回答真实可靠。 用户提供的引用内容: - 引用[1]: 关于C++主题的深入覆盖,包括extern关键字。 - 引用[2]: 在C++98中,只有静态常量成员可以在类内初始化,且初始值必须是常量表达式。 - 引用[3]: 外部变量使用extern关键字声明。 - 引用[4]: 一个C程序示例,展示char const *p的用法。 这些引用似乎与用户的问题相关,但用户的问题是关于static关键字,而引用中提到extern和其他内容。我需要确保回答基于static关键字,并参考这些引用,如果适用。 关键点: - staticC++中有多种用法:在类内、在函数内、在文件作用域。 - 我需要提供清晰的解释和示例。 结构化回答: 1. **介绍static关键字**:简要解释static的作用。 2. **不同场景的用法**: - 在类内:静态成员变量和静态成员函数。 - 在函数内:静态局部变量。 - 在文件作用域:静态全局变量(在C++中,这通常用匿名命名空间替代)。 3. **提供示例代码**:使用代码块展示每个用法。 4. **解释每个用法**:说明为什么使用static,以及它的行为。 5. **生成相关问题**:在回答末尾添加相关问题。 确保使用中文回答。 参考引用: - 引用[2]提到静态常量成员的初始化,这直接相关。我可以引用它。 - 其他引用关于extern,可能不直接相关,但如果有连接点,我可以提及。 详细内容: - **静态成员变量**:属于类,而不是对象。所有对象共享同一个实例。 - 示例:class MyClass { static int count; }; - **静态成员函数**:只能访问静态成员,不能访问非静态成员。 - 示例:class MyClass { static void func(); }; - **静态局部变量**:在函数内声明,生命周期是整个程序运行期间,但作用域限于函数。 - 示例:void func() { static int counter = 0; counter++; } - **静态全局变量**:在文件作用域使用static声明,限制作用域到当前文件(内部链接)。 - 在C++中,推荐使用匿名命名空间来替代。 在C++中,文件作用域的static被匿名命名空间取代,但为了兼容性,仍然可以使用。 添加引用标识:在相关段落末尾添加[^n]。 生成相关问题: - 例如: 1. static变量在内存中的存储位置是什么? 2. 如何初始化静态成员变量? 3. static与extern的区别是什么? 回答结构: - 开头:直接回应用户问题。 - 主体:分点解释用法。 - 结尾:生成相关问题。 代码示例:使用代码块,如示例中所示。</think>### C++static关键字的用法与示例 在C++中,`static`关键字是一个多功能修饰符,用于控制变量或函数的生命周期、作用域和存储方式。它可以在不同上下文中使用,包括类内、函数内和文件作用域。下面我将逐步解释其核心用法,并提供清晰的代码示例。回答基于C++标准(如C++11及更高版本),并参考了相关权威资料。 #### 1. **类内的static成员(静态成员变量和函数)** - **静态成员变量**:属于类本身,而非类的对象。所有对象共享同一个实例,常用于计数器、共享配置等场景。初始化必须在类外进行(C++17后允许内联初始化)。 - 示例代码: ```cpp #include <iostream> class Counter { public: static int count; // 声明静态成员变量 Counter() { count++; } }; int Counter::count = 0; // 类外初始化(必须在全局作用域) int main() { Counter c1, c2; std::cout << "对象数量: " << Counter::count << std::endl; // 输出: 对象数量: 2 return 0; } ``` - 为什么使用:确保所有对象共享同一数据,避免重复存储。在C++98中,只有静态常量整型成员(如`static const int`)可以在类内初始化,且初始值必须是常量表达式(如`static const int m1 = 7;`),否则需要在类外定义[^2]。 - **静态成员函数**:属于类而非对象,只能访问静态成员变量或其他静态函数,不能访问非静态成员(因为无`this`指针)。 - 示例代码: ```cpp #include <iostream> class MathUtils { public: static int add(int a, int b) { return a + b; } // 静态函数 }; int main() { std::cout << "和: " << MathUtils::add(3, 4) << std::endl; // 输出: 和: 7 return 0; } ``` - 为什么使用:提供工具函数,无需创建对象实例,提升代码效率。 #### 2. **函数内的static局部变量(静态局部变量)** - 在函数内部声明,生命周期为整个程序运行期间,但作用域仅限于该函数。首次调用时初始化,之后调用保留其值。 - 示例代码: ```cpp #include <iostream> void counterFunc() { static int count = 0; // 静态局部变量 count++; std::cout << "调用次数: " << count << std::endl; } int main() { counterFunc(); // 输出: 调用次数: 1 counterFunc(); // 输出: 调用次数: 2 return 0; } ``` - 为什么使用:保留状态信息,避免使用全局变量(减少命名冲突风险)。 #### 3. **文件作用域的static全局变量(内部链接)** - 在文件作用域(全局)声明,限制变量作用域为当前文件(内部链接),避免在其他文件中访问。在现代C++中,推荐使用匿名命名空间替代。 - 示例代码: ```cpp // File1.cpp static int fileLocalVar = 42; // 静态全局变量,仅在当前文件可见 void printVar() { std::cout << "文件内变量: " << fileLocalVar << std::endl; } // 其他文件无法通过 extern 访问 fileLocalVar ``` - 为什么使用:实现封装,防止多文件项目中的命名污染。与`extern`关键字(用于外部链接)相反,`extern`允许跨文件访问变量[^3]。 #### 关键行为总结 - **生命周期**:`static`变量在程序启动时初始化,生命周期持续到程序结束(全局或静态存储区)。 - **作用域**:类内或函数内`static`限制作用域,避免污染全局命名空间。 - **内存管理**:所有`static`变量存储在静态存储区,而非栈或堆。 - **与`const`的区别**:`static`强调共享和持久性,而`const`强调不可变性(如引用[4]中的`const char *ptr`展示只读指针)[^4]。 #### 注意事项 - 在C++11及以上版本,静态成员变量支持类内初始化(如`static int count = 0;`),但复杂类型仍需类外定义。 - 过度使用`static`可能导致代码耦合或测试困难,建议仅在必要时使用。 - 对于文件作用域,优先使用匿名命名空间(如`namespace { int var; }`)代替`static`,以符合现代C++最佳实践[^1]。
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