static用法小结

还是笔试遇到的，发现今天不停地掉进人家设的陷阱……继续学习

 

 

static关键字是C,    C++中都存在的关键字,    它主要有三种使用方式,    其中前两种只指在C语言中使用,    第三种在C++中使用(C,C++中具体细微操作不尽相同,    本文以C++为准).   
   (1)局部静态变量   
   (2)外部静态变量/函数   
   (3)静态数据成员/成员函数   
   下面就这三种使用方式及注意事项分别说明   
    
   一、局部静态变量   
   在C/C++中,    局部变量按照存储形式可分为三种auto,    static,    register   
   (<C语言程序设计(第二版)>谭浩强,    第174-175页)   
   与auto类型(普通)局部变量相比,    static局部变量有三点不同   
   1.    存储空间分配不同   
   auto类型分配在栈上,    属于动态存储类别,    占动态存储区空间,    函数调用结束后自动释放,    而static分配在静态存储区,    在程序整个运行期间都不释放.    两者之间的作用域相同,    但生存期不同.   
   2.    static局部变量在所处模块在初次运行时进行初始化工作,    且只操作一次   
   3.    对于局部静态变量,    如果不赋初值,    编译期会自动赋初值0或空字符,    而auto类型的初值是不确定的.    (对于C++中的class对象例外,    class的对象实例如果不初始化,    则会自动调用默认构造函数,    不管是否是static类型)   
    
   特点:    static局部变量的”记忆性”与生存期的”全局性”   
   所谓”记忆性”是指在两次函数调用时,    在第二次调用进入时,    能保持第一次调用退出时的值.     
   示例程序一   
   #include    <iostream>   
    
   using    namespace    std;   
    
   void    staticLocalVar()   
   {   
     static    int    a    =    0;    //    运行期时初始化一次,    下次再调用时,    不进行初始化工作   
     cout<<"a="<<a<<endl;   
     ++a;   
   }   
    
   int    main()   
   {   
     staticLocalVar();    //    第一次调用,    输出a=0   
     staticLocalVar();    //    第二次调用,    记忆了第一次退出时的值,    输出a=1   
     return    0;   
   }   
    
   应用:   
     利用”记忆性”,    记录函数调用的次数(示例程序一)   
         利用生存期的”全局性”,    改善”return    a    pointer    /    reference    to    a    local    object”的问题.    Local    object的问题在于退出函数,    生存期即结束,.    利用static的作用,    延长变量的生存期.   
   示例程序二:   
   //    IP    address    to    string    format   
   //    Used    in    Ethernet    Frame    and    IP    Header    analysis   
   const    char    *    IpToStr(UINT32    IpAddr)   
   {   
     static    char    strBuff[16];    //    static局部变量,    用于返回地址有效   
     const    unsigned    char    *pChIP    =    (const    unsigned    char    *)&IpAddr;   
     sprintf(strBuff,    "%u.%u.%u.%u",      pChIP[0],    pChIP[1],    pChIP[2],    pChIP[3]);   
     return    strBuff;   
   }   
    
   注意事项:   
   1.    “记忆性”,    程序运行很重要的一点就是可重复性,    而static变量的”记忆性”破坏了这种可重复性,    造成不同时刻至运行的结果可能不同.   
   2.    “生存期”全局性和唯一性.    普通的local变量的存储空间分配在stack上,    因此每次调用函数时,    分配的空间都可能不一样,    而static具有全局唯一性的特点,    每次调用时,    都指向同一块内存,    这就造成一个很重要的问题    ----    不可重入性!!!   
   这样在多线程程序设计或递归程序设计中,    要特别注意这个问题.   
   (不可重入性的例子可以参见<effective    C++    (2nd)>(影印版)第103-105页)   
   下面针对示例程序二,    分析在多线程情况下的不安全性.(为方便描述,    标上行号)   
   ①    const    char    *    IpToStr(UINT32    IpAddr)   
   ②    {   
   ③      static    char    strBuff[16];    //    static局部变量,    用于返回地址有效   
   ④      const    unsigned    char    *pChIP    =    (const    unsigned    char    *)&IpAddr;   
   ⑤      sprintf(strBuff,    "%u.%u.%u.%u",      pChIP[0],    pChIP[1],    pChIP[2],    pChIP[3]);   
   ⑥      return    strBuff;   
   ⑦    }   
   假设现在有两个线程A,B运行期间都需要调用IpToStr()函数,    将32位的IP地址转换成点分10进制的字符串形式.    现A先获得执行机会,    执行IpToStr(),    传入的参数是0x0B090A0A,    顺序执行完应该返回的指针存储区内容是:”10.10.9.11”,    现执行到⑥时,    失去执行权,    调度到B线程执行,    B线程传入的参数是0xA8A8A8C0,    执行至⑦,    静态存储区的内容是192.168.168.168.    当再调度到A执行时,    从⑥继续执行,    由于strBuff的全局唯一性,    内容已经被B线程冲掉,    此时返回的将是192.168.168.168字符串,    不再是10.10.9.11字符串.   
    
   二、外部静态变量／函数   
   在C中static有了第二种含义：用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。,    但为了限制全局变量/函数的作用域,    函数或变量前加static使得函数成为静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指对函数的作用域仅局限于本文件(所以又称内部函数)。注意此时,    对于外部(全局)变量,    不论是否有static限制,    它的存储区域都是在静态存储区,    生存期都是全局的.    此时的static只是起作用域限制作用,    限定作用域在本模块(文件)内部.   
   使用内部函数的好处是：不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名。   
   示例程序三:   
      
   //file1.cpp   
    
   static    int    varA;   
   int    varB;   
   extern    void    funA()   
   {   
   ……   
   }   
    
   static    void    funB()   
   {   
   ……   
   }   
    
   //file2.cpp   
    
   extern    int    varB;    //    使用file1.cpp中定义的全局变量   
   extern    int    varA;    //    错误!    varA是static类型,    无法在其他文件中使用   
   extern    vod    funA();    //    使用file1.cpp中定义的函数   
   extern    void    funB();    //    错误!    无法使用file1.cpp文件中static函数   
    
      
    
   三、静态数据成员／成员函数(C++特有)   
   C++重用了这个关键字，并赋予它与前面不同的第三种含义：表示属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数.    这是与普通成员函数的最大区别,    也是其应用所在,    比如在对某一个类的对象进行计数时,    计数生成多少个类的实例,    就可以用到静态数据成员.    在这里面,    static既不是限定作用域的,    也不是扩展生存期的作用,    而是指示变量/函数在此类中的唯一性.    这也是”属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数”的含义.    因为它是对整个类来说是唯一的,    因此不可能属于某一个实例对象的.    (针对静态数据成员而言,    成员函数不管是否是static,    在内存中只有一个副本,    普通成员函数调用时,    需要传入this指针,    static成员函数调用时,    没有this指针.    )   
   请看示例程序四(<effective    c++    (2nd)>(影印版)第59页)   
   class    EnemyTarget    {   
   public:   
       EnemyTarget()    {    ++numTargets;    }   
       EnemyTarget(const    EnemyTarget&)    {    ++numTargets;    }   
       ~EnemyTarget()    {    --numTargets;    }   
       static    size_t    numberOfTargets()    {    return    numTargets;    }   
       bool    destroy();        //    returns    success    of    attempt    to    destroy    EnemyTarget    object   
   private:   
       static    size_t    numTargets;                                //    object    counter   
   };   
   //    class    statics    must    be    defined    outside    the    class;   
   //    initialization    is    to    0    by    default   
   size_t    EnemyTarget::numTargets;   
    
   在这个例子中,    静态数据成员numTargets就是用来计数产生的对象个数的.   
   另外,    在设计类的多线程操作时,    由于POSIX库下的线程函数pthread_create()要求是全局的,    普通成员函数无法直接做为线程函数,    可以考虑用Static成员函数做线程函数.