static关键字有三种使用方式,其中前两种只在C语言中使用,第三种在C++中使用。
- 局部静态变量(C)
- 外部静态变量/函数(C)
- 静态数据成员/成员函数(C++)
一、 局部静态变量
局部变量按照存储形式可以分为三种,分别是auto、static、register。
与auto类型(普通)局部变量相比,static有三点不同:
1. 存储空间分配不同
auto类型分配在栈上,属于动态存储类别,占动态存储空间,函数调用结束后自动释放;
static类型分配在静态存储区,在程序整个运行期间都不释放;
两者作用域相同,但是生存期不同。
2. static局部变量在初次运行时进行初始化工作,且只初始化一次。
3. 对于局部静态变量,如果不赋初值,编译期会自动赋初值0或者空;auto类型的初值是不确定的。
对于C++的类对象例外,class的对象实例如果不初始化,则会自动调用默认构造函数,不管是不是static类型。
特点:static局部变量的“记忆性”与生存期的“全局性”
所谓“记忆性”是指在两次函数调用时,在第二次调用进入时,能保持第一次调用退出时的值。
示例程序一
#include <iostream>
using namespace std;
void staticLocalVar()
{
static int a = 0;
cout<<"a="<<++a<<endl;
}
int main()
{
staticLocalVar(); // a=1
staticLocalVar(); // a=2
system("pause");
return 0;
}
运行结果:
a=1
a=2
请按任意键继续. . .
应用:利用“记忆性”记录函数调用的次数(示例程序一)
利用生存期的”全局性“改善return a pointer / reference to a local object的问题,local object的问题在于退出函数时,生存期就结束,局部变量就会被销毁;利用static就可以延长局部变量的生存期。
注意事项:
1. “记忆性”是程序运行很重要的一点就是可重复性,而static变量的“记忆性”破坏了可重复性,造成不同时刻同一函数的运行结果不同。
2. “生存期”全局性和唯一性。 普通的局部变量在栈上分配空间,因此每次调用函数时,分配的空间都可能不一样,而static具有全局唯一性的特点,每次调用时都指向同一块内存,这就造成一个很重要的问题---不可重入性!!!
在多线程或者递归程序中要特别注意。
二、 外部静态变量/函数
在C中static的第二种含义:用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。
此处static的含义是指对函数的作用域仅仅局限于本文件(所以又称为内部函数)。
注意:对于外部(全局)变量,不论是否有static限制,它的存储区域都是在静态存储区,生存期都是全局的,此时的static只是起作用域限制作用,限制作用域在本文件内部。
使用内部函数的好处是:不同的人编写不同的函数时,不用担心函数同名问题。
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中定义的全局变量
extern int varA; // 错误! varA是static类型, 无法在其他文件中使用
extern void funA(); // 使用file1.cpp中定义的函数
extern void funB(); // 错误! 无法使用file1.cpp文件中static函数
三、 静态数据成员/成员函数(C++特有)
C++重用了这个关键字,它表示属于一个类而不是属于此类的任何特定的对象的变量和函数。
静态类成员包括静态数据成员和静态函数成员。
1. 静态数据成员
类体中的数据成员的声明前加上static关键字,该数据成员就成为了该类的静态数据成员。和其他数据成员一样,静态数据成员也遵守public/protected/private访问规则。同时静态数据成员还具有以下特点。
1) 静态数据成员的定义
静态数据成员实际上是类域中的全局变量。所以,静态数据成员的定义(初始化)不应该被放在头文件中。其定义方式与全局变量相同。举例如下:
xxx.h文件
class base
{
private:
static const int _i; //声明,标准c++支持有序类型在类体中初始化,但vc6不支持。
};
xxx.cpp文件
const int base::_i = 10; //定义(初始化)时不受private和protected访问限制.
注:不要试图在头文件中定义(初始化)静态数据成员。在大多数情况下,这会引起重复定义。即使加上#ifndef #define #endif或者#pragma once也不行。
2) 静态数据成员被类的所有对象所共享,包括该类的派生类的对象。
#include <iostream>
using namespace std;
class base
{
public:
static int _num; //声明
};
int base::_num = 0; //静态数据成员的真正定义
class derived : public base
{
};
int main()
{
base a;
derived b;
a._num++;
cout<<"base class static data number _num is "<<a._num<<endl; // 1
b._num++;
cout<<"derived class static data number _num is "<<b._num<<endl;// 2
system("pause");
return 0;
}
3) 静态数据成员可以成为成员函数的可选参数,而普通数据成员则不可以。
class base
{
public:
static int _staticVar;
int _var;
void foo1(int i = _staticVar);//正确,_staticVar为静态数据成员
void foo2(int i = _var);//错误,_var为普通数据成员
};
4)★静态数据成员的类型可以是所属类的类型,而普通数据成员则不可以。普通数据成员的只能声明为所属类类型的指针或引用。举例如下:
class base
{
public:
static base _object1;//正确,静态数据成员
base object2;//错误
base *pObject;//正确,指针
base &mObject;//正确,引用
};
5) 静态数据成员的值在const成员函数中可以被合法的改变。举例如下:
class base
{
public:
base()
{
_i = 0;
_val = 0;
}
mutable int _i;
static int _staticVal;
int _val;
void test() const
{
_i++;//正确,mutable数据成员
_staticVal++;//正确,static数据成员
_val++;//错误
}
};
int base::_staticVal = 0;
2. 静态成员函数
1).静态成员函数的地址可用普通函数指针储存,而普通成员函数地址需要用类成员函数指针来储存。举例如下:
class base
{
static int func1();
int func2();
};
int (*pf1)() = &base::func1; //普通的函数指针
int (base::*pf2)() = &base::func2; //成员函数指针
2).静态成员函数不可以调用类的非静态成员。因为静态成员函数不含this指针。
3).静态成员函数不可以同时声明为 virtual、const、volatile函数。举例如下:
class base
{
virtual static void func1();//错误
static void func2() const;//错误
static void func3() volatile;//错误
};
最后要说的一点是,静态成员是可以独立访问的,也就是说,无须创建任何对象实例就可以访问。
问题:
1.Static全局变量与普通的全局变量有什么区别?
答:
全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式,静态全局变量当然也是静态存储方式。
这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别在于非静态全局变量的作用域是整个源程序,当一个源程序由多个源文件组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。而静态全局变量则限制了其作用域,即只在定义该变量的源文件内有效,在同一源程序的其它源文件中不能使用它。
由于静态全局变量的作用域限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用,因此可以避免在其他源文件中引起错误。
static全局变量与普通的全局变量的区别是static全局变量只初始化一次,防止在其他文件单元被引用。
2.static函数与普通函数有什么区别?
答:static函数与普通的函数作用域不同。仅在本文件中。只在当前源文件中使用的函数应该说明为内部函数(static),内部函数应该在当前源文件中说明和定义。对于可在当前源文件以外使用的函数应该在一个头文件中说明,要使用这些函数的源文件要包含这个头文件。
static函数与普通函数最主要区别是static函数在内存中只有一份,普通函数在每个被调用中维持一份拷贝程序的局部变量存在于(堆栈)中,全局变量存在于(静态区)中,动态申请数据存在于(堆)。
总结 全局变量、静态全局变量、静态局部变量和局部变量之间的区别
变量可以分为:全局变量、静态全局变量、静态局部变量和局部变量。
- 按存储区域分,全局变量、静态全局变量和静态局部变量都存放在内存的静态存储区域,局部变量存放在内存的栈区。
- 按作用域分,全局变量在整个工程文件内都有效;静态全局变量只在定义它的文件内有效;静态局部变量只在定义它的函数内有效,只是程序仅分配一次内存,函数返回后,该变量不会消失;局部变量在定义它的函数内有效,但是函数返回后失效。
全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static 就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式, 静态全局变量当然也是静态存储方式。这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别虽在于非静态全局变量的作用域是整个源程序,当一个源程序由多个源文件组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。而静态全局变量则限制了其作用域,即只在定义该变量的源文件内有效,在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用,因此可以避免在其它源文件中引起错误。
从以上分析可以看出,把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域, 限制了它的使用范围。
static全局变量与普通的全局变量有什么区别:static全局变量只初使化一次,防止在其他文件单元中被引用;
static局部变量和普通局部变量有什么区别:static局部变量只被初始化一次,下一次依据上一次结果值;
static函数与普通函数有什么区别:static函数在内存中只有一份,普通函数在每个被调用中维持一份拷贝
全局变量和静态变量如果没有手工初始化,则由编译器初始化为0。局部变量的值不可知。