模板函数的静态变量

    在前面的课程中，我们了解了函数模板的定义和使用方法，并知道它在被调用的时候，会根据传进的模板参数生成一个模板函数，模板函数是函数模板的具现。函数模板是模板函数的抽象。

    大家都知道，在C++的函数中可以定义一个静态局部变量，这个静态局部变量的生命周期同整个程序的生命周期相同，但是只有在第一次调用定义这个静态局部变量的函数的时候，才会初始化这个静态局部变量，之后的调用就不会在对它进行初始化。

    例1中的代码证明了上述的观点，如下：

例1 函数中的静态局部变量只被初始化一次

#include<iostream>
using namespace std;
void PrintStaticVar()
{
	static int a = 0;
	a++;
	cout << "static var:" << a << endl;
}
void main()
{
	PrintStaticVar();
	PrintStaticVar();
	PrintStaticVar();
}

    运行效果如图1所示：

图1 函数中的静态局部变量只被初始化一次

    通过实践证明，例1中的静态局部变量a只被初始化了一次。

    在上面的例子中，我们讲述了普通函数的静态局部变量的初始化。那么对于函数模板中的静态局部变量是怎么初始化的？它的规则如下：

    1、函数模板会根据不同的模板参数生成不同的模板函数

    2、每一个模板函数中的静态局部变量只被初始化一次

    下面，我们通过例2中的代码来证明上述的规则。

例2 规则证明

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T1, typename T2>
void PrintTemplateStaticVar(T1 a, T2 b)
{
	static int nTemp = 0;
	nTemp++;
	cout << "type:"<<sizeof(a)<<"template static var:" << nTemp << endl;
	return ;
}

int main()
{
	PrintTemplateStaticVar<int, int>(1, 2);
	PrintTemplateStaticVar<int, int>(3, 4);
	PrintTemplateStaticVar<int, int>(5, 6);
	PrintTemplateStaticVar<double, double>(1, 2);
	PrintTemplateStaticVar<double, double>(3, 4);
	PrintTemplateStaticVar<double, double>(5, 6);
	return 0;
}

    运行效果如图2所示：

  图2 规则证明

    在例2中，我们首先定义了一个函数模板PrintTemplateStaticVar，在这个函数模板中，我们又定义了一个静态变量nTemp，之后就是在每次调用这个函数的时候，打印静态变量的值。

    通过实践证明，当我们多次调用同一个模板函数的时候，它的静态变量只在第一次调用时被初始化。比如，在例2中，我们三次调用了模板函数PrintTemplateStaticVar<int, int>，但是它的静态变量只被初始化了一次。同理我们又三次调用了模板函数PrintTemplateStaticVar<double, double>，它的静态变量也是在第一次调用被初始化，并且模板函数PrintTemplateStaticVar<int, int>和模板函数PrintTemplateStaticVar<double, double>的静态变量不是同一个。

    使用nm和grep命令获取的函数信息如下：

图3 两个模板函数和两个静态变量

    图3显示了例2中代码编译后的符号信息，通过信息分析，得出结论如下：

    在例2中函数模板根据模板参数的不同，生成了两个模板函数PrintTemplateStaticVar，并为它们分别创建了静态变量nTemp。

    今天，我们主要讲解了函数模板中的静态变量的初始化，希望大家回去能够动手实践，证明本次的内容，从而加深对静态变量的理解。