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tatic函數與普通函數的區別
只在當前源文件中使用的函數應該說明為內部函數(static),內部函數應該在當前源文件中說明和定義。對于可在當前源文件以外使用的函數,應該在一個頭文件中說明,要使用這些函數的源文件要包含這個頭文件。
拓展閱讀:
C++中
C#與C++的static有兩種用法:面向過程程序設計中的static和面向對象程序設計中的static。前者應用于普通變量和函數,不涉及類;后者主要說明static在類中的作用。[1]
面向過程
靜態全局變量
在全局變量前,加上關鍵字static,該變量就被定義成為一個靜態全局變量! ≡撟兞吭谌謹祿䥇^分配內存;
未經初始化的靜態全局變量會被程序自動初始化為0(在函數體內聲明的自動變量的值是隨機的,除非它被顯式初始化,而在函數體外被聲明的自動變量也會被初始化為0);
靜態全局變量在聲明它的整個文件都是可見的,而在文件之外是不可見的;
靜態變量都在全局數據區分配內存,包括后面將要提到的靜態局部變量。對于一個完整的程序,在內存中的分布情況如下圖:
代碼區 //low address全局數據區堆區棧區 //high address
一般程序把新產生的動態數據存放在堆區,函數內部的自動變量存放在棧區。自動變量一般會隨著函數的退出而釋放空間,靜態數據(即使是函數內部的靜態局部變量)也存放在全局數據區。全局數據區的數據并不會因為函數的退出而釋放空間。細心的讀者可能會發現,Example 1中的代碼中將
static int n; //定義靜態全局變量
改為
int n; //定義全局變量
程序照樣正常運行。
的確,定義全局變量就可以實現變量在文件中的共享,但定義靜態全局變量還有以下好處:
靜態全局變量不能被其它文件所用;
其它文件中可以定義相同名字的變量,不會發生沖突;
注意:全局變量和全局靜態變量的區別
1)全局變量是不顯式用static修飾的全局變量,全局變量默認是有外部鏈接性的,作用域是整個工程,在一個文件內定義的全局變量,在另一個文件中,通過extern 全局變量名的聲明,就可以使用全局變量。
2)全局靜態變量是顯式用static修飾的全局變量,作用域是聲明此變量所在的文件,其他的文件即使用extern聲明也不能使用。
靜態局部變量
在局部變量前,加上關鍵字static,該變量就被定義成為一個靜態局部變量。
通常,在函數體內定義了一個變量,每當程序運行到該語句時都會給該局部變量分配棧內存。但隨著程序退出函數體,系統就會收回棧內存,局部變量也相應失效。
但有時候我們需要在兩次調用之間對變量的值進行保存。通常的想法是定義一個全局變量來實現。但這樣一來,變量已經不再屬于函數本身了,不再僅受函數的控制,給程序的維護帶來不便。
靜態局部變量正好可以解決這個問題。靜態局部變量保存在全局數據區,而不是保存在棧中,每次的值保持到下一次調用,直到下次賦新值。
靜態局部變量有以下特點:
該變量在全局數據區分配內存;
靜態局部變量在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化,即以后的函數調用不再進行初始化;
靜態局部變量一般在聲明處初始化,如果沒有顯式初始化,會被程序自動初始化為0;
它始終駐留在全局數據區,直到程序運行結束。但其作用域為局部作用域,當定義它的函數或語句塊結束時,其作用域隨之結束;
靜態函數
在函數的返回類型前加上static關鍵字,函數即被定義為靜態函數。靜態函數與普通函數不同,它只能在聲明它的文件當中可見,不能被其它文件使用。
定義靜態函數的好處:
靜態函數不能被其它文件所用;
其它文件中可以定義相同名字的函數,不會發生沖突;
面向對象
(類中的static關鍵字)
靜態數據成員
在類內數據成員的聲明前加上關鍵字static,該數據成員就是類內的靜態數據成員! 】梢钥闯,靜態數據成員有以下特點:
對于非靜態數據成員,每個類對象都有自己的拷貝。而靜態數據成員被當作是類的成員。無論這個類的對象被定義了多少個,靜態數據成員在程序中也只有一份拷貝,由該類型的所有對象共享訪問。也就是說,靜態數據成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說,靜態數據成員只分配一次內存,供所有對象共用。所以,靜態數據成員的值對每個對象都是一樣的,它的值可以更新;
靜態數據成員存儲在全局數據區。靜態數據成員定義時要分配空間,所以不能在類聲明中定義。在Example 5中,語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態數據成員;
靜態數據成員和普通數據成員一樣遵從public,protected,private訪問規則;
因為靜態數據成員在全局數據區分配內存,屬于本類的所有對象共享,所以,它不屬于特定的類對象,在沒有產生類對象時其作用域就可見,即在沒有產生類的實例時,我們就可以操作它;
靜態數據成員初始化與一般數據成員初始化不同。靜態數據成員初始化的格式為:
<;數據類型><;類名>::<;靜態數據成員名>=<;值>
類的靜態數據成員有兩種訪問形式:
<;類對象名>.<;靜態數據成員名> 或 <;類類型名>::<;靜態數據成員名>
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 ;
靜態數據成員主要用在各個對象都有相同的某項屬性的時候。比如對于一個存款類,每個實例的利息都是相同的。所以,應該把利息設為存款類的靜態數據成員。這 有兩個好處,第一,不管定義多少個存款類對象,利息數據成員都共享分配在全局數據區的內存,所以節省存儲空間。第二,一旦利息需要改變時,只要改變一次, 則所有存款類對象的利息全改變過來了;
同全局變量相比,使用靜態數據成員有兩個優勢:
靜態數據成員沒有進入程序的全局名字空間,因此不存在與程序中其它全局名字沖突的可能性;
可以實現信息隱藏。靜態數據成員可以是private成員,而全局變量不能;
靜態成員函數
與靜態數據成員一樣,我們也可以創建一個靜態成員函數,它為類的全部服務而不是為某一個類的具體對象服務。靜態成員函數與靜態數據成員一樣,都是類的內部 實現,屬于類定義的一部分。普通的成員函數一般都隱含了一個this指針,this指針指向類的對象本身,因為普通成員函數總是具體的屬于某個類的具體對象的。通常情況下,this 是缺省的。如函數fn()實際上是this->fn()。但是與普通函數相比,靜態成員函數由于不是與任何的對象相聯系,因此它不具有this指 針。從這個意義上講,它無法訪問屬于類對象的非靜態數據成員,也無法訪問非靜態成員函數,它只能調用其余的靜態成員函數。 關于靜態成員函數,可以總結為以下幾點:
出現在類體外的函數定義不能指定關鍵字static;
靜態成員之間可以相互訪問,包括靜態成員函數訪問靜態數據成員和訪問靜態成員函數;
非靜態成員函數可以任意地訪問靜態成員函數和靜態數據成員;
靜態成員函數不能訪問非靜態成員函數和非靜態數據成員;
由于沒有this指針的額外開銷,因此靜態成員函數與類的全局函數相比速度上會有少許的增長;
調用靜態成員函數,可以用成員訪問操作符(.)和(->;)為一個類的對象或指向類對象的指針調用靜態成員函數,也可以直接使用如下格式:
<;類名>::<;靜態成員函數名>;(<;參數表>;)
調用類的靜態成員函數。
作用
static靜態變量聲明符。在聲明它的程序塊,子程序塊或函數內部有效,值保持,在整個程序期間分配存儲器空間,編譯器默認值0。
是C++中很常用的修飾符,它被用來控制變量的存儲方式和可見性。
為什么要引入static
函數內部定義的變量,在程序執行到它的定義處時,編譯器為它在棧上分配空間,大家知道,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,但定義為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范圍(使得在此函數中定義的變量,不僅僅受此函數控制)。
什么時候用static
需要一個數據對象為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。
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。因為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,一是作為類的外部接口的頭文件,那里有類聲明;二是類定義的內部實現,那里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”,并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,因為那會造成在多個使用該類的源文件中,對其重復定義。
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后順序依次初始化,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。
優勢
可以節省內存,因為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后的相同的值,這樣可以提高時間效率。
應用格式
引用靜態數據成員時,采用如下格式:
<;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。
注意事項
、蓬惖撵o態成員函數是屬于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。
、撇荒軐㈧o態成員函數定義為虛函數。
、怯捎陟o態成員聲明于類中,操作于其外,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”。
、扔捎陟o態成員函數沒有this指針,所以就差不多等同于nonmember函數,結果就產生了一個意想不到的好處:成為一個callback函數,使得我們得以將C++和C-based X Window系統結合,同時也成功的應用于線程函數身上。
⑸static并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。
、熟o態數據成員在<;定義或說明>;時前面加關鍵字static。
⑺靜態數據成員是靜態存儲的,所以必須對它進行初始化。
⑻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>
、蜑榱朔乐垢割惖挠绊,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。這里有一點需要注意:我們說靜態成員為父類和子類共享,但我們有重復定義了靜態成員,這會不會引起錯誤呢?不會,我們的編譯器采用了一種絕妙的手法:name-mangling 用以生成唯一的標志。在各通信公司的筆試面試中經常出現的考題就是static的作用及功能。
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