C++关键字（3）——static

static在C++中分为两种：

（1）static变量

（2）static函数

在这之前，我们先弄清楚变量的几个存储空间http://www.cnblogs.com/cbdoctor/archive/2011/12/24/2300624.html

static和全局变量都是分配在全局/静态存储区域

一、面向过程的static

1、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。我们先举一个静态全局变量的例子，如下：

//Example 1

#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
{
	n=20;
	cout<<n<<endl;
	fn();
}

void fn()
{
	n++;
	cout<<n<<endl;
}

输出结果20，21

静态全局变量有以下特点：

该变量在全局数据区分配内存；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）；

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；　

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：

代码区

全局数据区

堆区

栈区

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。细心的读者可能会发现，Example 1中的代码中将

改为

int n; //定义全局变量

程序照样正常运行。的确，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；

您可以将上述示例代码改为如下：

//Example 2
//File1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
{
	n=20;
	cout<<n<<endl;
	fn();
}

//File2
#include <iostream.h>
extern int n;
void fn()
{
	n++;
	cout<<n<<endl;
}

编译并运行Example 2，您就会发现上述代码可以分别通过编译，但运行时出现错误。试着

static int n; //定义静态全局变量

改为

int n; //定义全局变量

再次编译运行程序，细心体会全局变量和静态全局变量的区别。

再举出下面的例子：

// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
/*
当希望调用one.cpp中的函数的时候，不要包含one.cpp，正确的解决办法
是在test1.cpp的文件中声明需要调用的函数，并在函数声明前加上关键字
extern,表明该函数的定义来自于外部的文件*/

//#include "one.cpp"

using namespace std;

/*
加上extern,表明函数的定义来自于外部
*/
extern void func1();
void fn();
/*
定义一个静态全局变量，因此只能在test1.cpp中使用该变量，也就说，
如果在one.cpp中重新定义了一个变量n，那么也是正确的,但是新定义
的变量n,在test1.cpp中是无法发现的。
*/
//static int n; //声明一个静态全局变量，可见范围是test1.cpp.而且不能被外部文件调用，例如
              //即使在one.cpp文件中声明为extern，但是仍然不可以。

int n;        //声明一个全局变量，可见范围是整个工程。这样，在one.cpp文件中声明为extern是可以的

void main()
{
	n=20;
	cout<<n<<endl;  //20
	fn();           //21
	func1();
}

void fn()
{
	n++;
	cout<<n<<endl;
}

另一个文件：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>

using namespace std;

//*
//（1）加上关键字"extern"表明该变量时来自于外部文件，这样，系统不会再为该变量
//分配内存空间。
//*/
extern int n ;

//*
//（2）加上关键字"static"表明该变量仅在该文件中可见，且该变量是区别于tes1.cpp定义的变量
//*/
//static int n ;
//*
//定义一个全局函数,如果上面的n是(1)的形式，那么输出结果为21;
//如果为（2）的形式，那么输出结果为100.仔细体会。
//*/
void func1()
{
	cout<<n<<endl;
}

2. 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。

我们先举一个静态局部变量的例子，如下：

//Example 3
#include <iostream.h>
void fn();
void main()
{
	fn();
	fn();
	fn();
}
void fn()
{
	static n=10;
	cout<<n<<endl;
	n++;
}

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：

该变量在全局数据区分配内存；

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；

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；

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；

3、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。

还有一点需要注意的是，静态函数不需要在函数定义上加上static

静态函数的例子：

//Example 4
#include <iostream.h>
static void fn();//声明静态函数
void main()
{
	fn();
}
void fn()//定义静态函数
{
	int n=10;
	cout<<n<<endl;
}

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；

二、面向对象的static

1、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。先举一个静态数据成员的例子。

//Example 5
#include <iostream.h>
class Myclass
{
public:
	Myclass(int a,int b,int c);
	void GetSum();
private:
	int a,b,c;
	static int Sum;//声明静态数据成员
};
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员

Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
{
	this->a=a;
	this->b=b;
	this->c=c;
	Sum+=a+b+c;
}

void Myclass::GetSum()
{
	cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
}

void main()
{
	Myclass M(1,2,3);
	M.GetSum();
	Myclass N(4,5,6);
	N.GetSum();
	M.GetSum();

}

可以看出，静态数据成员有以下特点：

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；

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(也就是说，类外定义）。在Example 5中，语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员；静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则；

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（所以调用时可以直接调用），即在没有产生类的实例时，我们就可以操作它；

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；

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；

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；

2、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。下面举个静态成员函数的例子。

//Example 6
#include <iostream.h>
class Myclass
{
public:
	Myclass(int a,int b,int c);
	static void GetSum();/声明静态成员函数
private:
	int a,b,c;
	static int Sum;//声明静态数据成员
};
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员

Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
{
	this->a=a;
	this->b=b;
	this->c=c;
	Sum+=a+b+c; //非静态成员函数可以访问静态数据成员
}

void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现
{
//	cout<<a<<endl; //错误代码，a是非静态数据成员
	cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
}

void main()
{
	Myclass M(1,2,3);
	M.GetSum();
	Myclass N(4,5,6);
	N.GetSum();
	Myclass::GetSum();
}

关于静态成员函数，可以总结为以下几点：

出现在类体外的函数定义不能指定关键字static；
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；
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；
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；
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；
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＞）
调用类的静态成员函数。