C++中的static关键字(杂谈)

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作用一：隐藏

作用二：保持变量内容的持久

作用三：默认初始化为0

共有两种变量存储在静态存储区：全局变量和static变量，只不过和全局变量比起来，static可以控制变量的可见范围。

首先static的最主要功能是隐藏，其次因为static变量存放在静态存储区，所以它具备持久性和默认值0。

 

静态数据成员/成员函数

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)

 

static 用来控制变量的存储方式和可见性

　　函数内部定义的变量，在程序执行到它的定义处时，编译器为它在栈上分配空间，函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉，这样就产生了一个问题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时，如何实现？ 最容易想到的方法是定义一个全局的变量，但定义为一个全局变量有许多缺点，最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围（使得在此函数中定义的变量，不仅仅受此 函数控制）。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。

 

 

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。

 

　　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。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。

PS：

　　(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，相反她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；

　　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。