Static关键字的作用

一   普通的static关键字

1.  静态全局变量    

在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下:

1.1 该变量在全局数据区分配内存;   

(1)未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0( 在函数体内声明的自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化,而在函数体外被声明的自动变量也会被初始化为0);   

(2)静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的;

(3)静态全局变量不能被其它文件所用;   

(4)其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突;

1.2 全局变量和全局静态变量的区别:

1)全局变量是不显式用static修饰的全局变量,但全局变量默认是动态的,作用域是整个工程,在一个文件内定义的全局变量,在另一个文件中,通过extern 全局变量名的声明,就可以使用全局变量。   
2)全局静态变量是显式用static修饰的全局变量,作用域是所在的文件,其他的文件即使用extern声明也不能使用。

2.  静态局部变量   

在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。

静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值。   

静态局部变量有以下特点:   

(1)该变量在全局数据区分配内存;   

(2)静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化,即以后的函数调用不再进行初始化;   

(3)静态局部变量若在声明处未赋以初值,则系统自动初始化为0;   

(4)它始终驻留在全局数据区,直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域,当定义它的函数或语句块结束时,其作用域随之结束;

 3.  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。静态函数与普通函数不同,它只能在声明它的文件当中可见,不能被其它文件使用。

定义静态函数的好处:

(1)静态函数不能被其它文件所用;   

(2)其它文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突;

二   面向对象的static关键字(类中的static关键字)

1. 静态数据成员   

在类内数据成员的声明前加上关键字static,该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。

(1)对于非静态数据成员,每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个,静态数据成员在程序中也只有一份拷贝由该类型的所有对象共享访问。也就是说,静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说,静态数据成员只分配一次内存,供所有对象共用。所以,静态数据成员的值对每个对象都是一样的,它的值可以更新;

(2)静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间,所以不能在类声明中定义

(3)静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则。因为静态数据成员在全局数据区分配内存,属于本类的所有对象共享,所以,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时其作用域就可见,即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它。

(4)静态数据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为:   

<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>   

类的静态数据成员有两种访问形式:   

<类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名>   

如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员),可在程序中按上述格式来引用静态数据成员 。

(5)静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。

比如对于一个存款类,每个实例的利息都是相同的。所以,应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处,第一,不管定义多少个存款类对象,利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存,所以节省存储空间。第二,一旦利息需要改变时,只要改变一次, 则所有存款类对象的利息全改变过来了。

(6)同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势:   

静态数据成员没有进入程序的全局名字空间,因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性;   

可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员,而全局变量不能。

2. 静态成员函数   

(1)与静态数据成员一样,我们也可以创建一个静态成员函数,它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样,都是类的内部实现,属于类定义的一部分

普通的成员函数一般都隐含了一个this指针,this指针指向类的对象本身,因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下,this 是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。 但是与普通函数相比,静态成员函数由于不是与任何的对象相联系,因此它不具有this指针。从这个意义上讲,它无法访问属于类对象的非静态数据成员,也无法访问非静态成员函数,它只能调用其余的静态成员函数。

(2)关于静态成员函数,可以总结为以下几点:   

出现在类体外的函数定义不能指定关键字static;   

静态成员之间可以相互访问,包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数;   

非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员;   

静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员;   

由于没有this指针的额外开销,因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长;   

调用静态成员函数,可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数,也可以直接使用如下格式:

<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>)调用类的静态成员函数。

3. 小结

3.1 什么时候用static

需要一个数据对象为整个类而非某个对象服务,同时又力求不破坏类的封装性,即要求此成员隐藏在类的内部,对外不可见。

3.2 static的内部机制

静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用,所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。这样,它的空间分配有三个可能的地方,一是作为类的外部接口的头文件,那里有类声明;二是类定义的内部实现,那里有类的成员函数定义;三是应用程序的main()函数前的全局数据声明和定义处。   
静态数据成员要实际地分配空间,故不能在类的声明中定义(只能声明数据成员)。类声明只声明一个类的“尺寸和规格”,并不进行实际的内存分配,所以在类声明中写成定义是错误的。它也不能在头文件中类声明的外部定义,因为那会造成在多个使用该类的源文件中,对其重复定义。   
static被引入以告知编译器,将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间,静态数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化,注意静态成员嵌套时,要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。

3.3 static的优势

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。

3.4 应用格式

引用静态数据成员时,采用如下格式:   

<类名>::<静态成员名>   

如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员),可在程序中,按上述格式来引用静态数据成员。

3.5 注意事项

(1)类的静态成员函数是属于整个类而非类的对象,所以它没有this指针这就导致了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数。   

(2)不能将静态成员函数定义为虚函数。   

(3)由于静态成员声明于类中,操作于其外,所以对其取地址操作,就多少有些特殊,变量地址是指向其数据类型的指针 ,函数地址类型是一个“nonmember函数指针”

(4)由于静态成员函数没有this指针,所以就差不多等同于nonmember函数,结果就产生了一个意想不到的好处:成为一个callback函数,使得我们得以将C++和C-based X Window系统结合,同时也成功的应用于线程函数身上。   

(5)static并没有增加程序的时空开销,相反它还缩短了子类对父类静态成员的访问时间,节省了子类的内存空间。   

(6)静态数据成员在<定义或说明>时前面加关键字static。   

(7)静态数据成员是静态存储的,所以必须对它进行初始化。   

(8)静态成员初始化与一般数据成员初始化不同:   

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;   

初始化时不加该成员的访问权限控制符private,public等;   

初始化时使用作用域运算符来标明它所属类;   

所以我们得出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>   

(9)为了防止父类的影响,可以在子类定义一个与父类相同的静态变量,以屏蔽父类的影响。

这里有一点需要注意:我们说静态成员为父类和子类共享,但我们有重复定义了静态成员,这会不会引起错误呢?不会,我们的编译器采用了一种绝妙的手法:name-mangling 用以生成唯一的标志。在各通信公司的笔试面试中经常出现的考题就是static的作用及功能。


<think> 首先,用户的问题是:“我想了解C语言中static关键字作用 请问C语言中static关键字作用”。系统指令要求使用中文回答,结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 我需要参考用户提供的引用: - 引用[1]:介绍了static修饰局部变量(静态局部变量)、全局变量(静态全局变量)和函数(静态函数)。 - 引用[2]:强调了static修饰函数时限制作用域,只在本文件内部有效。 - 引用[3]:解释了static用于局部变量时改变内存存放位置,延长生命周期。 系统指令还要求: - 所有行内数学表达式使用$...$格式(但在这个上下文中,主要是文本,可能没有数学表达式)。 - 独立公式使用$$...$$(同样,可能不需要)。 - LaTeX语法正确(需要确保)。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题(在最后)。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,如[^1]。 用户说:“上述引用仅供参考,并不是用户真正的需求,请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答。” 用户上一次的问题就是这个请求,所以只需基于引用回答。 结构化回答: 1. **引言**:简要介绍static关键字作用。 2. **主要部分**:分点解释static的不同用法: - static修饰局部变量(静态局部变量) - static修饰全局变量(静态全局变量) - static修饰函数(静态函数) 每个点都要参考引用,添加引用标识。 3. **总结**:简要总结static的整体作用。 4. **生成相关问题**:在最后添加相关问题。 确保回答清晰、逐步解释。 关键点从引用中提取: - **修饰局部变量**:延长生命周期,变量存储在静态存储区而非栈区,即使函数调用结束也保留值。引用[3]提到。 - **修饰全局变量**:限制作用域,使变量只在定义它的文件中可见,避免在其他文件中使用extern访问。引用[1]和[2]暗示。 - **修饰函数**:限制作用域,函数只在定义它的文件中使用,防止在其他文件中调用。引用[2]详细说明。 用中文组织语言。 最后,生成相关问题:基于主题,例如: 1. static关键字在内存管理中的作用? 2. 如何在多文件项目中正确使用static? 3. static与extern的区别? 确保自然添加引用:当提到特定点时,在句子末尾加引用标识。 例如: - 当static用于修饰局部变量时,它会改变变量的存储位置,从栈区转移到静态存储区,从而延长了变量的生命周期[^3]。 类似地,对其他点。 回答结构: - 标题或突出关键点。 - 使用列表或分段。 系统指令示例中使用了代码块,所以如果需要,可以添加代码示例,但引用中没有代码,用户也没有提供代码。我可以添加简单的伪代码或描述性例子。 例如: 对于静态局部变量: ```c void func() { static int count = 0; count++; printf("%d\n", count); } // 每次调用func,count保留上次的值。 ``` 类似地。 最后,§§相关问题§§部分列出问题。 完整响应: ### C语言中static关键字作用 static关键字在C语言中主要有三种用法: 1. **修饰局部变量(静态局部变量)** 当static用于修饰局部变量时,它会改变变量的存储位置,从栈区转移到静态存储区。这使得变量的生命周期延长到整个程序运行期间,而不是函数调用结束后就销毁。例如,在函数中声明一个static局部变量,其值在函数多次调用之间会被保留[^3]。 2. **修饰全局变量(静态全局变量)** 当static用于修饰全局变量时,它会限制该变量的作用域,使它只在定义它的文件中可见。其他文件无法通过extern关键字来访问这个变量,从而避免了命名冲突和意外的修改[^1]。 3. **修饰函数(静态函数)** 当static用于修饰函数时,它会限制该函数的作用域,使它只在定义它的文件中有效。这被称为静态函数,其他文件无法调用这个函数。这在大型项目中非常有用,可以防止函数名冲突并提供封装性[^2]。 总之,static关键字主要用于控制变量和函数的作用域和生命周期,增强代码的模块化和安全性。 §§相关问题§§ 1. static关键字如何影响变量的存储类别? 2. 在C语言中,static与extern有何区别? 3. 为什么在多文件项目中使用static修饰函数有益? 确保引用添加正确: - 在解释局部变量部分末尾加[^3] - 全局变量部分加[^1] - 函数部分加[^2] 用户引用是[^1], [^2], [^3],所以使用这些。 现在,写出响应。 </think> ### C语言中static关键字作用 在C语言中,`static`是一个重要的关键字,主要用于修饰变量和函数,以控制它们的作用域、生命周期和可见性。根据引用资料,`static`主要有三种用法:修饰局部变量(静态局部变量)、修饰全局变量(静态全局变量)和修饰函数(静态函数)。下面我将逐步解释每种作用,确保回答清晰易懂。 #### 1. **修饰局部变量(静态局部变量)** 当`static`用于修饰局部变量(即在函数内部定义的变量)时,它会改变变量的存储位置:从默认的栈区转移到静态存储区。这使得变量的生命周期延长到整个程序运行期间,而不是函数调用结束后就被销毁。这意味着,变量在函数多次调用之间会保留其值。 **举例说明**: 例如,在以下代码中,`count`作为静态局部变量,每次调用`func`时都会递增并保留上一次的值: ```c #include <stdio.h> void func() { static int count = 0; // static修饰局部变量 count++; printf("Count: %d\n", count); } int main() { func(); // 输出: Count: 1 func(); // 输出: Count: 2 return 0; } ``` 如果不使用`static`,`count`会在每次函数调用后重置为0。`static`的这种特性在需要跨函数调用持久化数据的场景中非常有用,如计数器或缓存机制[^3]。 #### 2. **修饰全局变量(静态全局变量)** 当`static`用于修饰全局变量(即在文件作用域定义的变量)时,它会限制该变量的作用域:使变量仅在定义它的文件中可见。其他文件无法通过`extern`关键字访问或修改这个变量。这有助于避免大型项目中的命名冲突和意外修改,提高代码的模块化。 **举例说明**: 假设有两个文件`file1.c`和`file2.c`: - `file1.c`: ```c static int globalVar = 10; // static修饰全局变量,只在file1.c中可见 ``` - `file2.c`: ```c extern int globalVar; // 错误:无法访问file1.c中的globalVar ``` 使用`static`后,`globalVar`只能被`file1.c`中的函数访问,增强了封装性和安全性[^1]。 #### 3. **修饰函数(静态函数)** 当`static`用于修饰函数时,它会限制该函数的作用域:使函数仅在定义它的文件中有效,其他文件无法调用它。这种函数称为静态函数,常用于防止函数同名冲突,并为函数提供保护机制。 **举例说明**: 在以下代码中,`staticFunc`只能被同一文件中的函数调用: ```c // file1.c static void staticFunc() { // static修饰函数 printf("This is a static function.\n"); } void publicFunc() { staticFunc(); // 正确:可在本文件中调用 } // file2.c extern void staticFunc(); // 错误:无法访问file1.c中的staticFunc ``` 这在多文件项目中特别重要,能简化代码维护并减少错误[^2]。 #### 总结 `static`关键字的核心作用是: - **延长局部变量的生命周期**(修饰局部变量)。 - **限制全局变量和函数的可见性**(修饰全局变量或函数),实现封装和模块化。 通过合理使用`static`,可以提高C语言程序的健壮性、可读性和维护性。在实际编程中,它常用于构建大型项目或需要数据持久化的功能。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值