C++语言—static修饰的类成员

本文深入探讨了C++中静态成员的概念,包括静态成员变量和静态成员函数的特性、使用场景及限制。解释了如何利用静态成员来跟踪类实例的数量,并讨论了静态成员函数与非静态成员函数之间的调用关系。

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首先思考一个问题:如何知道一个类创建了多少个对象?以下两种方式是否可行,为什么?
1. 在类中添加一个普通的成员变量进行计数

通过下面的知识你会明白,添加的普通变量属于每个具体的对象,不属于整个类,所以它是无法记录一个类创建了多少个对象的

2. 使用一个全局变量来计数

定义一个全局变量是可以记录一个类创建了多少个对象的,因为它属于整个整个文件,当然也属于整个类了

声明为 static 的类成员称为类的静态成员,用static修饰的成员变量,称之为静态成员变量;用static修饰的成员函数,称之为静态成员函数

class A
{
public:
	A()
	{
		++_count;
	}
	A(const A& d)
	{
		++_count;
	}
	~A()
	{
		--_count;
	}
	static int Getcount()
	{
		return _count;
	}
private:
	static int _count;
};
//静态的成员变量一定要在类外进行初始化
int A::_count = 0;

void test()
{
	A a1;
	A a2 = a1;
	cout << A::Getcount() << endl;
}

特性:

  1. 静态成员为所有类对象所共享,不属于某个具体的对象
  2. 静态变量必须在类外定义,定义时不添加 static 关键字
  3. 类的静态成员可用类名::静态成员或者对象.静态成员来访(但这并不意味着此函数是属于对象,而只是用对象的类型而已
  4. 静态成员函数没有隐含的 this 指针,不能访问任何非静态成员
  5. 静态成员和类的普通成员一样,也有public、protected、private3种访问级别,也可以具有返回值
  6. const 可以修饰静态成员函数的参数和返回值,但是 const 不能修饰静态成员函数(与类的 const 成员函数比较理解),因为静态成员函数没有 this 指针

问题:
1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗?

不可以,非静态成员函数有this指针,静态成员函数并不属于某一对象,它与任何对象都无关,静态成员函数没有this指针。由此决定了静态成员函数不能访问本类中的非静态成员。 在C++中,静态成员函数主要用来访问静态数据成员,一般不访问非静态成员

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗?

这是可以的

注意:

静态成员函数并不是绝对不能引用本类中的非静态成员,只是不能进行默认访问,因为无法知道应该去找哪个对象。如果一定要引用本类的非静态成员,应该加对象名和成员运算符“.”指定对象的成员进行访问,这个对象你可以作为静态成员函数的参数传递过去。 

 

### C++ 中 `static` 修饰成员变量的作用及用法 #### 1. **静态成员变量的定义** 在 C++ 中,当一个成员变量被声明为 `static` 时,该变量成为的一个全局共享数据成员。这意味着无论创建多少个的对象,这个静态成员变量只会在内存中存在一份副本,并由所有的对象共同拥有和修改[^1]。 ```cpp class MyClass { public: static int count; // 声明静态成员变量 }; int MyClass::count = 0; // 外初始化静态成员变量 ``` #### 2. **静态成员变量的特点** - **单一实例** 静态成员变量在整个程序运行期间只有一个拷贝,即使有多个对象实例化,它们也共享同一个静态成员变量[^2]。 - **存储位置** 静态成员变量通常存储于静态存储区域,而不是堆栈或动态分配的内存中[^3]。 - **生命周期** 静态成员变量的生命周期贯穿整个程序执行过程,在程序结束时才会释放其占用的空间[^4]。 - **访问方式** 可以通过名直接访问静态成员变量(即无需创建对象),也可以通过对象来访问它。不过推荐使用名的方式访问,因为这更清晰地表明它是属于而非具体某个对象的一部分[^5]。 ```cpp MyClass::count = 10; // 使用名访问 MyClass obj; obj.count = 20; // 使用对象访问 std::cout << MyClass::count << std::endl; // 输出:20 ``` #### 3. **初始化要求** 静态成员变量必须在外部进行显式的初始化,而且初始化时不需要再次写入 `static` 关键字。如果尝试在内部初始化非整型或者浮点型的静态成员,则会引发编译错误[^5]。 ```cpp // 正确做法 class Example { public: static double pi; }; double Example::pi = 3.14159; // 错误示范 (无法在内完成复杂型初始值设定) class ErrorExample { public: static const char* message = "Hello"; // 编译器可能报错 }; ``` 对于常量静态成员变量 (`const`) ,允许直接在体内赋初值,前提是它的型支持这样的操作,比如基本数据型或枚举型[^5]。 ```cpp class ConstStaticDemo { public: static const int MAX_SIZE = 100; // 合法 }; ``` #### 4. **适用场景** 利用静态成员变量可以实现某些特定功能需求: - 统计已创建对象的数量。 - 实现资源池管理机制,让所有实例共用一组有限资源。 - 定义一些与业务逻辑紧密关联但又不依赖单个实体状态的数据项。 --- ### 示例代码展示 下面是一个完整的例子展示了如何运用 `static` 成员变量统计对象数目: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Counter { public: Counter() { objectCount++; } ~Counter() { objectCount--; } static int getObjectCount() { return objectCount; } private: static int objectCount; // 静态成员变量声明 }; int Counter::objectCount = 0; // 静态成员变量定义 int main() { cout << "Initial objects: " << Counter::getObjectCount() << endl; Counter c1, c2, c3; cout << "After creating three objects: " << Counter::getObjectCount() << endl; return 0; } ``` 此例中每当新建一个 `Counter` 的实例就会增加 `objectCount` 的数值;而销毁某实例则减少之。最终我们可以通过调用 `Counter::getObjectCount()` 方法查询当前存活了多少个此别的对象。 ---
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