static的用法

static關鍵字是C, C++中都存在的關鍵字, 它主要有三種使用方式:

(1)局部靜態變量;
(2)外部靜態變量/函數;
(3)靜態數據成員/成員函數;

一、局部靜態變量
在C/C++中, 局部變量按照存儲形式可分爲三種auto, static, register
與auto類型(普通)局部變量相比, static局部變量有三點不同
1. 存儲空間分配不同
auto類型分配在棧上, 屬於動態存儲類別, 佔動態存儲區空間, 函數調用結束後自動釋放, 而static分配在靜態存儲區, 在程序整個運行期間都不釋放. 兩者之間的作用域相同, 但生存期不同;
2. static局部變量在所處模塊在初次運行時進行初始化工作, 且只操作一次;
3. 對於局部靜態變量, 如果不賦初值, 編譯期會自動賦初值0或空字符, 而auto類型的初值是不確定的. (對於C++中的class對象例外, class的對象實例如果不初始化, 則會自動調用默認構造函數, 不管是否是static類型)

特點: static局部變量的”記憶性”與生存期的”全局性”
所謂”記憶性”是指在兩次函數調用時, 在第二次調用進入時, 能保持第一次調用退出時的值. 
示例程序一

#include <iostream>
using namespace std;
void staticLocalVar()
{
	static int a = 0; // 運行期時初始化一次, 下次再調用時, 不進行初始化工作
	cout<<"a="<<a<<endl;
	++a;
}
int main(int argc, char **argv)
{
	staticLocalVar(); // 第一次調用, 輸出a=0
	staticLocalVar(); // 第二次調用, 記憶了第一次退出時的值, 輸出a=1
	return 0;
}

應用:  利用”記憶性”, 記錄函數調用的次數(示例程序一)

二、外部靜態變量/函數
在C中static有了第二種含義:用來表示不能被其它文件訪問的全局變量和函數。, 但爲了限制全局變量/函數的作用域, 函數或變量前加static使得函數成爲靜態函數。但此處“static”的含義不是指存儲方式,而是指對函數的作用域僅侷限於本文件(所以又稱內部函數)。注意此時, 對於外部(全局)變量, 不論是否有static限制, 它的存儲區域都是在靜態存儲區, 生存期都是全局的. 此時的static只是起作用域限制作用, 限定作用域在本模塊(文件)內部.
使用內部函數的好處是:不同的人編寫不同的函數時,不用擔心自己定義的函數,是否會與其它文件中的函數同名。

示例程序二:

//file1.cpp

static int varA;
int varB;
extern void funA()
{
	……
}
static void funB()
{
	……
}

//file2.cpp
extern int varB; // 使用file1.cpp中定義的全局變量
extern int varA; // 錯誤! varA是static類型, 無法在其他文件中使用
extern vod funA(); // 使用file1.cpp中定義的函數
extern void funB(); // 錯誤! 無法使用file1.cpp文件中static函數
三、靜態數據成員/成員函數(C++特有)
C++重用了這個關鍵字,並賦予它與前面不同的第三種含義:表示屬於一個類而不是屬於此類的任何特定對象的變量和函數. 這是與普通成員函數的最大區別, 也是其應用所在, 比如在對某一個類的對象進行計數時, 計數生成多少個類的實例, 就可以用到靜態數據成員. 在這裏面, static既不是限定作用域的, 也不是擴展生存期的作用, 而是指示變量/函數在此類中的唯一性. 這也是”屬於一個類而不是屬於此類的任何特定對象的變量和函數”的含義. 因爲它是對整個類來說是唯一的, 因此不可能屬於某一個實例對象的. (針對靜態數據成員而言, 成員函數不管是否是static, 在內存中只有一個副本, 普通成員函數調用時, 需要傳入this指針, static成員函數調用時, 沒有this指針. )

示例程序三:

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;

在這個例子中, 靜態數據成員numTargets就是用來計數產生的對象個數的。 另外, 在設計類的多線程操作時, 由於POSIX庫下的線程函數pthread_create()要求是全局的, 普通成員函數無法直接做爲線程函數, 可以考慮用static成員函數做線程函數。


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