静态数据成员

静态数据成员是一种特殊的数据成员。

它以关键字static开头。

例如

class Box {public : int volume( ); private : static int height; //把height定义为静态的数据成员

int width; int length;

 }; 

如果希望各对象中的height的值是一样的，就可以把它定义为静态数据成员，这样它就为各对象所共有，而不只属于某个对象的成员，所有对象都可以引用它。

静态的数据成员在内存中只占一份空间。

每个对象都可以引用这个静态数据成员。

静态数据成员的值对所有对象都是一样的。

如果改变它的值，则在各对象中这个数据成员的值都同时改变了。

这样可以节约空间，提高效率。

说明： (1) 在第8章中曾强调： 如果只声明了类而未定义对象，则类的一般数据成员是不占内存空间的，只有在定义对象时，才为对象的数据成员分配空间。

但是静态数据成员不属于某一个对象，在为对象所分配的空间中不包括静态数据成员所占的空间。

静态数据成员是在所有对象之外单独开辟空间。

只要在类中定义了静态数据成员，即使不定义对象，也为静态数据成员分配空间，它可以被引用。

在一个类中可以有一个或多个静态数据成员，所有的对象共享这些静态数据成员，都可以引用它。

(2) 在第7章中曾介绍了静态变量的概念： 如果在一个函数中定义了静态变量，在函数结束时该静态变量并不释放，仍然存在并保留其值。

现在讨论的静态数据成员也是类似的，它不随对象的建立而分配空间，也不随对象的撤销而释放(一般数据成员是在对象建立时分配空间，在对象撤销时释放)。

静态数据成员是在程序编译时被分配空间的，到程序结束时才释放空间。

(3) 静态数据成员可以初始化，但只能在类体外进行初始化。

如

int Box::height=10; //表示对Box类中的数据成员初始化

其一般形式为

数据类型类名::静态数据成员名=初值；

不必在初始化语句中加static。

注意： 不能用参数初始化表对静态数据成员初始化。

如在定义Box类中这样定义构造函数是错误的： 

Box(int h,int w,int len):height(h){ } //错误，height是静态数据成员

如果未对静态数据成员赋初值，则编译系统会自动赋予初值0。

(4) 静态数据成员既可以通过对象名引用，也可以通过类名来引用。

请观察下面的程序。

例9.10 引用静态数据成员。

cout<<a.height<<endl; //通过对象名a引用静态数据成员cout<

上面3个输出语句的输出结果相同(都是10)。

这就验证了所有对象的静态数据成员实际上是同一个数据成员。

请注意： 在上面的程序中将height定义为公用的静态数据成员，所以在类外可以直接引用。

可以看到在类外可以通过对象名引用公用的静态数据成员，也可以通过类名引用静态数据成员。

即使没有定义类对象，也可以通过类名引用静态数据成员。

这说明静态数据成员并不是属于对象的，而是属于类的，但类的对象可以引用它。

如果静态数据成员被定义为私有的，则不能在类外直接引用，而必须通过公用的成员函数引用。

(5) 有了静态数据成员，各对象之间的数据有了沟通的渠道，实现数据共享，因此可以不使用全局变量。

全局变量破坏了封装的原则，不符合面向对象程序的要求。

但是也要注意公用静态数据成员与全局变量的不同，静态数据成员的作用域只限于定义该类的作用域内(如果是在一个函数中定义类，那么其中静态数据成员的作用域就是此函数内)。

在此作用域内，可以通过类名和域运算符“::”引用静态数据成员，而不论类对象是否存在。

9.9.2 静态成员函数成员

函数也可以定义为静态的，在类中声明函数的前面加static就成了静态成员函数。

如static int volume( ); 和静态数据成员一样，静态成员函数是类的一部分，而不是对象的一部分。

如果要在类外调用公用的静态成员函数，要用类名和域运算符“::”。

如 Box::volume( ); 实际上也允许通过对象名调用静态成员函数，如a.volume( ); 但这并不意味着此函数是属于对象a的，而只是用a的类型而已。

与静态数据成员不同，静态成员函数的作用不是为了对象之间的沟通，而是为了能处理静态数据成员。

前面曾指出： 当调用一个对象的成员函数(非静态成员函数)时，系统会把该对象的起始地址赋给成员函数的this指针。

而静态成员函数并不属于某一对象，它与任何对象都无关，因此静态成员函数没有this指针。

既然它没有指向某一对象，就无法对一个对象中的非静态成员进行默认访问(即在引用数据成员时不指定对象名可以说，静态成员函数与非静态成员函数的根本区别是： 非静态成员函数有this指针，而静态成员函数没有this指针。

由此决定了静态成员函数不能访问本类中的非静态成员。

静态成员函数可以直接引用本类中的静态数据成员，因为静态成员同样是属于类的，可以直接引用。

在C++程序中，静态成员函数主要用来访问静态数据成员，而不访问非静态成员。

假如在一个静态成员函数中有以下语句： cout<<height<<endl; //若height已声明为static，则引用本类中的静态成员，合法cout<

但是，并不是绝对不能引用本类中的非静态成员，只是不能进行默认访问，因为无法知道应该去找哪个对象。

如果一定要引用本类的非静态成员，应该加对象名和成员运算符“.”。

如

cout<<a.width<<endl; //引用本类对象a中的非静态成员

假设a已定义为Box类对象，且在当前作用域内有效，则此语句合法。

通过例9.11可以具体了解有关引用非静态成员的具体方法。

例9.11 静态成员函数的应用。

#include 

using namespace std;

class Student //定义Student类

{public :

Student(int n,int a,float s):num(n),age(a),score(s){ } //定义构造函数void total( ); static float average( ); //声明静态成员函数

private :

int num;

int age;

float score;

static float sum; //静态数据成员

static int count; //静态数据成员

};

void Student::total( ) //定义非静态成员函数

{sum+=score; //累加总分

count++; //累计已统计的人数}

float Student::average( ) //定义静态成员函数

{return (sum/count); }

float Student::sum=0; //对静态数据成员初始化

int Student::count=0; //对静态数据成员初始化

int main( )

{

Student stud[3]={ //定义对象数组并初始化

Student(1001,18,70), Student(1002,19,78), Student(1005,20,98) };

int n;

cout<<″please input the number of students:″;

cin>>n; //输入需要求前面多少名学生的平均成绩

for(int i=0;i<n;i++) //调用3次total函数

stud[i].total( );

cout<<″the average score of ″<<n<<″ students is ″<<Student::average( )<<endl; //调用静态成员函数

return 0;

}

运行结果为

please input the number of students:3↙

the average score of 3 students is 82.3333

说明：

(1) 在主函数中定义了stud对象数组，为了使程序简练，只定义它含3个元素，分别存放3个学生的数据。

程序的作用是先求用户指定的n名学生的总分，然后求平均成绩(n由用户输入)。

(2) 在Student类中定义了两个静态数据成员sum(总分)和count(累计需要统计的学生人数)， 这是由于这两个数据成员的值是需要进行累加的，它们并不是只属于某一个对象元素，而是由各对象元素共享的，可以看出： 它们的值是在不断变化的，而且无论对哪个对象元素而言，都是相同的，而且始终不释放内存空间。

(3) total是公有的成员函数，其作用是将一个学生的成绩累加到sum中。

公有的成员函数可以引用本对象中的一般数据成员(非静态数据成员)，也可以引用类中的静态数据成员。

score是非静态数据成员，sum和count是静态数据成员。

(4) average是静态成员函数，它可以直接引用私有的静态数据成员(不必加类名或对象名)， 函数返回成绩的平均值。

(5) 在main函数中，引用total函数要加对象名(今用对象数组元素名)， 引用静态成员函数average函数要用类名或对象名。

(6) 请思考： 如果不将average函数定义为静态成员函数行不行？程序能否通过编译？需要作什么修改？为什么要用静态成员函数？请分析其理由。

(7) 如果想在average函数中引用stud[1]的非静态数据成员score，应该怎样处理？以上是在例9.11的基础上顺便说明静态成员函数引用非静态数据成员的方法，以帮助读者理解。

但是在C++程序中最好养成这样的习惯： 只用静态成员函数引用静态数据成员，而不引用非静态数据成员。

这样思路清晰，逻辑清楚，不易出错。