static關鍵字

1)什麼是堆
2)什麼是棧(這個問題好懂,可以不答)
3)什麼是靜態數據區
4)它們有什麼區別?

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static用來控制變量的存儲方式和可見性。
       函數內部定義的變量,在程序執行到它的定義處時,編譯器爲它在棧上分配空間,函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時會釋放掉,這樣就產生了一個問題: 如果想將函數中此變量的值保存至下一次調用時,如何實現? 最容易想到的方法是定義一個全局的變量,但定義爲一個全局變量有許多缺點,最明顯的缺點是破壞了此變量的訪問範圍(使得在此函數中定義的變量,不僅僅受此函數控制)。

       需要一個數據對象爲整個類而非某個對象服務,同時又力求不破壞類的封裝性,即要求此成員隱藏在類的內部,對外不可見。

       static的內部機制:
       靜態數據成員要在程序一開始運行時就必須存在。因爲函數在程序運行中被調用,所以靜態數據成員不能在任何函數內分配空間和初始化。
       這樣,它的空間分配有三個可能的地方,一是作爲類的外部接口的頭文件,那裏有類聲明;二是類定義的內部實現,那裏有類的成員函數定義;三是應用程序的main()函數前的全局數據聲明和定義處。
      靜態數據成員要實際地分配空間,故不能在類的聲明中定義(只能聲明數據成員)。類聲明只聲明一個類的“尺寸和規格”,並不進行實際的內存分配,所以在類聲明中寫成定義是錯誤的。它也不能在頭文件中類聲明的外部定義,因爲那會造成在多個使用該類的源文件中,對其重複定義。
      static被引入以告知編譯器,將變量存儲在程序的靜態存儲區而非棧上空間,靜態
數據成員按定義出現的先後順序依次初始化,注意靜態成員嵌套時,要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

       static的優勢:
       可以節省內存,因爲它是所有對象所公有的,因此,對多個對象來說,靜態數據成員只存儲一處,供所有對象共用。靜態數據成員的值對每個對象都是一樣,但它的值是可以更新的。只要對靜態數據成員的值更新一次,保證所有對象存取更新後的相同的值,這樣可以提高時間效率。

        引用靜態數據成員時,採用如下格式:
         <類名>::<靜態成員名>
    如果靜態數據成員的訪問權限允許的話(即public的成員),可在程序中,按上述格式
來引用靜態數據成員。

       PS:
      (1)類的靜態成員函數是屬於整個類而非類的對象,所以它沒有this指針,這就導致
了它僅能訪問類的靜態數據和靜態成員函數。
      (2)不能將靜態成員函數定義爲虛函數。
      (3)由於靜態成員聲明於類中,操作於其外,所以對其取地址操作,就多少有些特殊
,變量地址是指向其數據類型的指針 ,函數地址類型是一個“nonmember函數指針”。

      (4)由於靜態成員函數沒有this指針,所以就差不多等同於nonmember函數,結果就
產生了一個意想不到的好處:成爲一個callback函數,使得我們得以將C++和C-based X W
indow系統結合,同時也成功的應用於線程函數身上。
      (5)static並沒有增加程序的時空開銷,相反她還縮短了子類對父類靜態成員的訪問
時間,節省了子類的內存空間。
      (6)靜態數據成員在<定義或說明>時前面加關鍵字static。
      (7)靜態數據成員是靜態存儲的,所以必須對它進行初始化。
      (8)靜態成員初始化與一般數據成員初始化不同:
      初始化在類體外進行,而前面不加static,以免與一般靜態變量或對象相混淆;
      初始化時不加該成員的訪問權限控制符private,public等;
           初始化時使用作用域運算符來標明它所屬類;
           所以我們得出靜態數據成員初始化的格式:
         <數據類型><類名>::<靜態數據成員名>=<值>
      (9)爲了防止父類的影響,可以在子類定義一個與父類相同的靜態變量,以屏蔽父類的影響。這裏有一點需要注意:我們說靜態成員爲父類和子類共享,但我們有重複定義了靜態成員,這會不會引起錯誤呢?不會,我們的編譯器採用了一種絕妙的手法:name-mangling 用以生成唯一的標誌。 
五大內存分區
    在C++中,內存分成5個區,他們分別是堆、棧、自由存儲區、全局/靜態存儲區和常量存儲區。
    棧,就是那些由編譯器在需要的時候分配,在不需要的時候自動清楚的變量的存儲區。裏面的變量通常是局部變量、函數參數等。
    堆,就是那些由new分配的內存塊,他們的釋放編譯器不去管,由我們的應用程序去控制,一般一個new就要對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉,那麼在程序結束後,操作系統會自動回收。
    自由存儲區,就是那些由malloc等分配的內存塊,他和堆是十分相似的,不過它是用free來結束自己的生命的。
    全局/靜態存儲區,全局變量和靜態變量被分配到同一塊內存中,在以前的C語言中,全局變量又分爲初始化的和未初始化的,在C++裏面沒有這個區分了,他們共同佔用同一塊內存區。
    常量存儲區,這是一塊比較特殊的存儲區,他們裏面存放的是常量,不允許修改(當然,你要通過非正當手段也可以修改,而且方法很多,在《const的思考》一文中,我給出了6種方法)
    
    明確區分堆與棧
    在bbs上,堆與棧的區分問題,似乎是一個永恆的話題,由此可見,初學者對此往往是混淆不清的,所以我決定拿他第一個開刀。
    首先,我們舉一個例子:
    void f() { int* p=new int[5]; } 
    這條短短的一句話就包含了堆與棧,看到new,我們首先就應該想到,我們分配了一塊堆內存,那麼指針p呢?他分配的是一塊棧內存,所以這句話的意思就是:在棧內存中存放了一個指向一塊堆內存的指針p。在程序會先確定在堆中分配內存的大小,然後調用operator new分配內存,然後返回這塊內存的首地址,放入棧中,他在VC6下的彙編代碼如下:
    00401028   push        14h
    0040102A   call        operator new (00401060)
    0040102F   add         esp,4
    00401032   mov         dword ptr [ebp-8],eax
    00401035   mov         eax,dword ptr [ebp-8]
    00401038   mov         dword ptr [ebp-4],eax
    這裏,我們爲了簡單並沒有釋放內存,那麼該怎麼去釋放呢?是delete p麼?澳,錯了,應該是delete []p,這是爲了告訴編譯器:我刪除的是一個數組,VC6就會根據相應的Cookie信息去進行釋放內存的工作。
    好了,我們回到我們的主題:堆和棧究竟有什麼區別? 
    主要的區別由以下幾點:
    1、管理方式不同;
    2、空間大小不同;
    3、能否產生碎片不同;
    4、生長方向不同;
    5、分配方式不同;
    6、分配效率不同;
    管理方式:對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制;對於堆來說,釋放工作由程序員控制,容易產生memory leak。
    空間大小:一般來講在32位系統下,堆內存可以達到4G的空間,從這個角度來看堆內存幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講,一般都是有一定的空間大小的,例如,在VC6下面,默認的棧空間大小是1M(好像是,記不清楚了)。當然,我們可以修改:    
    打開工程,依次操作菜單如下:Project->Setting->Link,在Category 中選中Output,然後在Reserve中設定堆棧的最大值和commit。
注意:reserve最小值爲4Byte;commit是保留在虛擬內存的頁文件裏面,它設置的較大會使棧開闢較大的值,可能增加內存的開銷和啓動時間。
    碎片問題:對於堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成內存空間的不連續,從而造成大量的碎片,使程序效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題,因爲棧是先進後出的隊列,他們是如此的一一對應,以至於永遠都不可能有一個內存塊從棧中間彈出,在他彈出之前,在他上面的後進的棧內容已經被彈出,詳細的可以參考數據結構,這裏我們就不再一一討論了。
    生長方向:對於堆來講,生長方向是向上的,也就是向着內存地址增加的方向;對於棧來講,它的生長方向是向下的,是向着內存地址減小的方向增長。
    分配方式:堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式:靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,比如局部變量的分配。動態分配由alloca函數進行分配,但是棧的動態分配和堆是不同的,他的動態分配是由編譯器

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