C++之static

2019-05-24
#C++

C++之static

static是什么？

作用

  1. 隐藏（static函数，static变量均可）

    当同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。

    利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量，而不必担心命名冲突。

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    //a.c
    char a = 'A'; // global variable
    void msg()
    {
        printf("Hello\n");
    }
     
    //main.c
    void msg();
    int main()
    {
        extern char a; // extern variable must be declared before use
        printf("%c ", a);
        (void)msg();
        return 0;
    }

    程序的运行结果是：

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    A Hello

    static可以用作函数和变量的前缀。

    对于函数来讲，static的作用仅限于隐藏。

  1. static的第二个作用是保持变量内容的持久。

    static变量中的记忆功能和全局生存期

    存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。

    共有两种变量存储在静态存储区：

    • 全局变量

    • 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，说到底static还是用来隐藏的。

      PS：如果作为static局部变量在函数内定义，它的生存期为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。

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      ＃include <stdio.h>
       
      int fun()
      {
           /*在第一次进入这个函数的时候，变量a被初始化为10！
          并接着自减1，以后每次进入该函数，a就不会被再次初始化了，仅进行自减1的操作；
          在static发明前，要达到同样的功能，则只能使用全局变量*/
          static int count = 10;
          return count--; //    
       
      }
       
      int count = 1;
       
      int main(void)
      {
          printf("global\t\tlocal static\n");
          for(; count <= 10; ++count)
              printf("%d\t\t%d\n", count, fun());
          return 0;
      }

      程序的运行结果是：

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      global  local static
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  2. static的第三个作用是默认初始化为0（static变量）

    其实全局变量也具备这一属性，因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区，内存中所有的字节默认值都是0x00，某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵，我们可以一个一个地把所有元素都置0，然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的，就省去了一开始置0的操作。

    再比如要把一个字符数组当字符串来用，但又觉得每次在字符数组末尾加\0;太麻烦。如果把字符串定义成静态的，就省去了这个麻烦，因为那里本来就是\0;

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    ＃include <stdio.h>
     
    int a;
     
    int main()
    {
        int i;
        static char str[10];
        printf("integer: %d; string: (begin)%s(end)", a, str);
        return 0;
    }
程序的运行结果是：


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integer: 0; string: (begin) (end)




最后对static的三条作用做一句话总结：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.

  1. static的第四个作用：C++中的类成员声明static

    在类中声明static变量或者函数时，初始化时使用作用域运算符来标明它所属类，因此，静态数据成员是类的成员，而不是对象的成员，这样就出现以下作用：

    (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) static并没有增加程序的时空开销，相反它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。

    (5) 静态数据成员在<定义或说明>时前面加关键字static。

    (6)静态数据成员是静态存储的，所以必须对它进行初始化。（程序员手动初始化，否则编译时一般不会报错，但是在Link时会报错误）

    (7) 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等；

    • 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：

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      <数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>
(8) 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。

参考资料

https://www.geeksforgeeks.org/static-variables-in-c/

https://www.geeksforgeeks.org/static-keyword-cpp/

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