C++ static使用

在 C++ 中，static 的使用主要用于修饰静态全局变量、静态局部变量、静态函数，在面向对象中，static 可以用于修饰静态数据成员和静态成员函数。

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。静态全局变量有以下特点：

1. 该变量在全局数据区分配内存；
2. 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为 0（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）；
3. 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；
4. 静态变量都在全局数据区分配内存，包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序，在内存中的分布情况如下图：

一般程序的由 new 产生的动态数据存放在堆区，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。

全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享，但定义静态全局变量还有以下好处：

1. 静态全局变量不能被其它文件所用；
2. 其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突；

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。

但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。

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. 静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为 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；

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；

面向对象的static关键字

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。可以看出，静态数据成员有以下特点：

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；

4. Static 成员变量的初始话是在类外，此时不能再带上 static 的关键字。

5. private, protected 的 static 成员虽然可以在类外初始化，但是不能在类外被访问。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；

6. 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 ；

7. 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；

8. 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它全局名字冲突的可能性；
   2. 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能；

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。

总结

关于静态成员函数，可以总结为以下几点：

1. 出现在类体外的函数定义不能指定关键字 static；

2. 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；

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＞）
   

   调用此类函数。