C++类中的静态成员变量和静态成员函数的作用
来源:互联网 发布:金十数据官方网站 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 15:23
C++类中的静态成员变量和静态成员函数的作用
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数据成员可以分为静态变量、非静态变量两种。
静态成员:静态类中的成员加入static修饰符,即是静态成员,可以使用类名+静态成员名访问此静态成员,因为静态成员存在于内存,非静态成员需要实例化才会分配内存,所以 静态成员不能访问非静态成员,因为静态成员存在于内存,所以非静态成员可以直接访问类中的静态成员。
非静态成员:所以没有加static的成员都是非静态成员,当类被实例化后,可以通过实例化的类名进行访问,非静态成员的生存期决定于该类的生存期,而静态成员则不存在生存期 的概念,因为静态成员始终驻留在内存中。
一个类中可以包含静态成员和非静态成员,类中也包括静态构造函数和非静态构造函数。
以下分两方面来说,第一方面主要是相对于面向过程而言,在这方面不涉及类;另一方面相对于面向对象来说,主要说明static在类中的作用。
一、在面向过程设计中的static关键字
1、静态全局变量
定义:在全局变量前加上关键字static,该变量就被定义成一个静态全局变量。
特点:
A 、该变量在全局数据区分配内存
B、初始化:如果不显式初始化,那么将被饮食初始化为0(自动变量是随机的,除非是显式初始化)
C、该变量只在本源文件可见,严格地讲,应该从定义之处开始到本文件结束。
Example 1
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void fun();
- static int n;
- void main()
- {
- n = 20;
- cout<<n<<endl;
- fun();
- }
- void fun()
- {
- n++;
- cout<<n<<endl;
- }
D、文件作用域下声明的const的常量默认为static存储类型。
静态变量都在全局数据区分配内存,包括静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下:
代码区
全局数据区
堆区
栈区
一般在程序中,由new产生的动态数据区放在堆区中,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区中。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。
如果把Example 1中的
static int n;修改为
int n;//全局变量。它可以实现变量在文件中的共享
但是静态全局变量有以下好处:
在其他文件中可以定义相同名字的变量,而不会发生冲突。
Example 2
- FILE 1
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void fun();
- static int n;
- void main()
- {
- n = 20;
- cout<<n<<endl;
- fun();
- }
- FILE 2
- #include <iostream>
- using namespace std;
- extern int n;
- void fun()
- {
- n++;
- cout<<n<<endl;
- }
2、静态局部变量
定义:在局部变量前加上static关键字时,就定义了静态局部变量。
- FILE 3
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void fun();
- void main()
- {
- fun();
- fun();
- fun();
- }
- void fun()
- {
- static int n = 10;
- n++;
- cout<<n<<endl;
- }
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。但是有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存,通常的想法是定义一个全局变量来实现,但是这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。
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。
特点:
A、该变量在全局数据区分配内存
B、初始化:如果不是显式初始化,那么将被隐式初始化为0,以后的函数调用不再进行初始化。
C、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,其作用域也随之结束。
3、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,不能被其他文件使用。
Example 4
- FILE 4
- #include <iostream>
- using namespace std;
- static void fun();
- void main()
- {
- fun();
- }
- void fun()
- {
- int n = 10;
- n++;
- cout<<n<<endl;
- }
二、面向对象的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。
- #include <iostream>
- using namespace std;
- class MyClass
- {
- public:
- MyClass(int a, int b, int c);
- void fun();
- private:
- int a,b,c;
- static int sum;//声明静态数据成员
- };
- int MyClass::sum = 0;
- MyClass::MyClass(int a, int b, int c)
- {
- this->a = a;
- this->b = b;
- this->c = c;
- sum += a+b+c;
- }
- void MyClass::fun()
- {
- cout<<"sum = "<<sum<<endl;
- }
- void main()
- {
- MyClass M(1,2,3);
- M.fun();
- MyClass N(4,5,6);
- N.fun();
- }
从以上的程序可以看出,静态数据成员有以下特点:
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。即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。
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。应该在类外定义。
静态数据成员和普通数据成员一样遵从public、private、protected访问规则。
由于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,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时作用域就可见。即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它。
静态数据成员的初始化与一般数据成员的初始化不同,即它的初始化格式为:
<数据类型><类名>::<静态数据成员> = <值>
类的静态数据成员有两种访问方式:
如果静态数据成员的访问权限允许的话,即为public成员,可在程序中,按上述格式来引用静态数据成员;
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。比如对一个存款类,每个实例的利息都是相同的,所以把利息可以设为存款类的静态数据成员。这有两个好处,一是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,所以节省了存储空间。二是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。
同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势:
(1)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他全局名字冲突的可能性;
(2)可以实现信息隐藏。静态数据成员可以使private成员,而全局变量不能。
2、静态成员函数
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,都是在类的内部实现,属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐藏了一个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指针是缺省的、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。
Example 6
- #include <iostream>
- using namespace std;
- class MyClass
- {
- public:
- MyClass(int a, int b, int c);
- static void fun();
- private:
- int a,b,c;
- static int sum;//声明静态数据成员
- };
- int MyClass::sum = 0;
- MyClass::MyClass(int a, int b, int c)
- {
- this->a = a;
- this->b = b;
- this->c = c;
- sum += a+b+c;
- }
- void MyClass::fun()
- {
- cout<<"sum = "<<sum<<endl;
- }
- void main()
- {
- MyClass M(1,2,3);
- M.fun();
- MyClass N(4,5,6);
- N.fun();
- MyClass::fun();//静态成员函数的访问
- }
关于静态成员函数,可以总结以下几点:
(1)出现在类体外的函数不能指定关键字static;
(2)静态成员之间可以互相访问,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;
(3)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;
(4)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;
(5)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;
(6)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调用静态成员函数。
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- 3楼 CheerUp9992017-04-24 09:44发表 [回复] [引用][举报]
- 很详细,谢谢!
- 2楼 魅力橙香灬2017-03-03 05:48发表 [回复] [引用][举报]
- 以前一直不懂静态变量和函数有什么用,现在懂了
- 1楼 x147322016-11-18 17:31发表 [回复] [引用][举报]
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