C++学习笔记——static关键字

面阿里的时候被问了这个关键字的用法，问题很简单，但是当时答得一般，故总结一番。

首先说static，表示静态，这是一个C语言里面就有的关键字，C++中仍旧沿用并做了些许扩展。

在解释static关键字之前，先了解一下程序的内存布局。

内存布局

一个程序本质上包含bss段、data段和text段。
bss段通常存放程序中未初始化的变量，如全局变量和静态变量，在编译器编译时分配，系统释放；
data段则用来存放程序中已经初始化的变量，包括堆（heap）、栈（stack），以及一些全局变量、静态变量和常量。
而text段则用来存放程序执行的代码，并且通常为只读的。

堆和栈

给一个列表对比两者区别吧。

名称 堆 栈 申请方式 程序员动态申请 系统自动分配 释放方式 程序员释放，否则由OS回收 系统自动释放 系统响应 遍历一个记录空闲地址的链表，返回堆节点 栈空间足够大时提供内存，否则报栈溢出 大小限制 较大较灵活（有效的虚拟内存都可以） 较小而且受限（栈空间大小固定） 申请效率 相对较慢 速度快 存储内容 程序员自行安排 下一条指令地址>参数>局部变量 扩展结构 高地址扩展结构 低地址扩展结构，由专门的指令完成压栈出栈

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继续说static关键字，它到底可以修饰什么，有什么作用呢？

全局变量

用static修饰全局变量，该变量就成为一个静态全局变量。

#include<iostream>  using namespace std;  int m;      //定义全局变量 static int n;  //定义静态全局变量int main(void)  {      n = 20;     m = 30;     cout<<n<<" "<<m<<endl;      return 0;  }  

m被定义为全局变量，n为静态全局变量，它们都是在全局数据区分配内存，但是全局变量是整个程序可见的，而静态全局变量则仅在声明它的文件可见，在文件之外是不可见 。定义全局变量可以实现变量在所有源文件之间的共享，而定义静态全局变量，一方面可以隐藏该变量，另一方面其他文件中也可以出现同名定义而不会导致冲突。
总之，static修饰全局变量，改变了这个变量的作用域。

局部变量

用static修饰局部变量，该变量就成为一个静态局部变量。
通常函数体内定义的一个局部变量，每当程序运行到变量定义语时，才会为该局部变量分配栈空间，随着程序退出函数体，系统会回收栈内存，局部变量也相应被释放。而静态局部变量同静态全局变量一样，存放于全局数据区，只被初始化一次，而且全局数据区的数据不会因为函数退出而释放空间，也即下一次调用时变量的值不会被重置。
总结，static修饰局部变量，改变了这个变量的内存存储位置，并且改变了它的生命周期。

函数

用static修饰函数，该函数则被定义为静态函数。
静态函数同静态全局变量一样，只在声明它的文件中可见，而不能被其它文件使用。
static修饰函数，改变了这个函数的作用域。

类成员变量

用static修饰类的成员变量，这个变量就是类内的静态数据成员。
对于非静态数据成员，每个类对象都会有一份拷贝，而静态数据成员则为该类的所有实例共享，无论定义了多少个类对象，静态数据成员在程序中只有一份拷贝，由所有对象共享访问。静态数据成员存储在全局数据区，只分配一次，供所有对象公用。
注意：
1、静态数据成员为该类的所有实例共享，任何类实例修改了该变量，对其他实例均可见；
2、静态数据成员定义时需要分配空间，因此不能在类声明时定义；
3、静态数据成员和普通成员一样遵循public、protected、private访问规则。
总结，static修饰类成员变量，节省存储空间，并且由所有对象共享。

类成员函数

用static修饰类的成员函数，这个函数就是类内的静态成员函数。
普通类成员函数一般都隐含了一个this指针，指向类对象本身。而类的静态成员函数与静态数据成员一样，为整个类所有，因此它没有this指针，因此它也无法访问非静态数据成员或非静态成员函数。
注意：
1、非静态成员可以访问静态成员，但是静态成员只能访问静态成员。
2、静态成员函数没有this指针的开销，相比类全局函数速度上会稍快。