C++静态成员详解

静态成员的提出是为了解决数据共享的问题。实现共享有许多方法，如：设置全局性的变量或对象是一种方法。但是，全局变量或对象是有局限性的。这一章里，我们主要讲述类的静态成员来实现数据的共享。

1.静态数据成员

在类中，静态成员可以实现多个对象之间的数据共享，并且使用静态数据成员还不会破坏隐藏的原则，即保证了安全性。因此，静态成员是类的所有对象中共享的成员，而不是某个对象的成员。

使用静态数据成员可以节省内存，因为它是所有对象所公有的，因此，对多个对象来说，静态数据成员只存储一处，供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样，但它的值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次，保证所有对象存取更新后的相同的值，这样可以提高时间效率。

静态数据成员的使用方法和注意事项如下：

1、静态数据成员在定义或说明时前面加关键字static。

2、静态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如下：

　　<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>

这表明：

 (1) 初始化在类体外进行，而前面不加static，以免与一般静态变量或对象相混淆。

(2) 初始化时不加该成员的访问权限控制符private，public等。

(3) 初始化时使用作用域运算符来标明它所属类，因此，静态数据成员是类的成员，而不是对象的成员。

3、静态数据成员是静态存储的，它是静态生存期，必须对它进行初始化。

4、引用静态数据成员时，采用如下格式：

　　　<类名>::<静态成员名>

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。

下面举一例子，说明静态数据成员的应用：

#include
class Myclass
{
public:
Myclass(int a, int b, int c);
void GetNumber();
void GetSum();
private:
int A, B, C;
static int Sum;
};

int Myclass::Sum = 0;

Myclass::Myclass(int a, int b, int c)
{
A = a;
B = b;
C = c;
Sum += A+B+C;
}

void Myclass::GetNumber()
{
cout<<"Number="<}

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

void main()
{
Myclass M(3, 7, 10),N(14, 9, 11);
M.GetNumber();
N.GetNumber();
M.GetSum();
N.GetSum();
}

 

从输出结果可以看到Sum的值对M对象和对N对象都是相等的。这是因为在初始化M对象时，将M对象的三个int型数据成员的值求和后赋给了Sum，于是Sum保存了该值。在初始化N对象时，对将N对象的三个int型数据成员的值求和后又加到Sum已有的值上，于是Sum将保存另后的值。所以，不论是通过对象M还是通过对象N来引用的值都是一样的，即为54。

2.静态成员函数
　　静态成员函数和静态数据成员一样，它们都属于类的静态成员，它们都不是对象成员。因此，对静态成员的引用不需要用对象名。

在静态成员函数的实现中不能直接引用类中说明的非静态成员，可以引用类中说明的静态成员。如果静态成员函数中要引用非静态成员时，可通过对象来引用。下面通过例子来说明这一点。

#include
class M
{
public:
M(int a) { A=a; B+=a;}
static void f1(M m);
private:
int A;
static int B;
};

void M::f1(M m)
{
cout<<"A="<此句话有问题,可改为对象引用,即:m.A
cout<<"B="<}

int M::B=0;
void main()
{
M P(5),Q(10);
M::f1(P); file://调用时不用对象名
M::f1(Q);
}

读者可以自行分析其结果。从中可看出，调用静态成员函数使用如下格式：
　　<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>);

C语言中，static的字面意思很容易把我们导入歧途，其实它的作用有三条。

　　(1)先来介绍它的第一条也是最重要的一条：隐藏。

　　当我们同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。为理解这句话，我举例来说明。我们要同时编译两个源文件，一个是a.c，另一个是main.c.

　　下面是a.c的内容 char a = 'A'; // global variable

　　void msg()

　　{

　　printf("Hello\n");

　　}

　　下面是main.c的内容 int main(void)

　　{

　　extern char a; // extern variable must be declared before use

　　printf("%c ", a);

　　(void)msg();

　　return 0;

　　}

　　程序的运行结果是：

　　A Hello

　　你可能会问：为什么在a.c中定义的全局变量a和函数msg能在main.c中使用?前面说过，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性，其它的源文件也能访问。此例中，a是全局变量，msg是函数，并且都没有加static前缀，因此对于另外的源文件main.c是可见的。

　　如果加了static，就会对其它源文件隐藏。例如在a和msg的定义前加上static，main.c就看不到它们了。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量，而不必担心命名冲突。Static可以用作函数和变量的前缀，对于函数来讲，static的作用仅限于隐藏，而对于变量，static还有下面两个作用。

(2)static的第二个作用是保持变量内容的持久。

存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区：全局变量和static变量，只不过和全局变量比起来，static可以控制变量的可见范围，说到底static还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见，但我还是举一个例子。 #include

　　int fun(void){

　　static int count = 10; // 事实上此赋值语句从来没有执行过

　　return count--;

　　}

　　int count = 1;

　　int main(void)

　　{

　　printf("global\t\tlocal static\n");

　　for(; count <= 10; ++count)

　　printf("%d\t\t%d\n", count, fun());

　　return 0;

　　}

　　程序的运行结果是：

　　global local static

　　1 10

　　2 9

　　3 8

　　4 7

　　5 6

　　6 5

　　7 4

　　8 3

　　9 2

　　10 1

(3)static的第三个作用是默认初始化为0.

其实全局变量也具备这一属性，因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区，中所有的字节默认值都是0x00，某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵，我们可以一个一个地把所有元素都置0，然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的，就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用，但又觉得每次在字符数组末尾加‘\0’太麻烦。如果把字符串定义成静态的，就省去了这个麻烦，因为那里本来就是‘\0’。不妨做个小实验验证一下。 #include

　　int a;

　　int main(void)

　　{

　　int i;

　　static char str[10];

　　printf("integer: %d; string: (begin)%s(end)", a, str);

　　return 0;

　　}

　　程序的运行结果如下integer： 0; string： (begin)(end)

　　最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏，其次因为static变量存放在静态存储区，所以它具备持久性和默认值0.