关键字 Static
[TOC]
1. static变量
1.1 静态局部变量
static关键字在局部变量中的应用是其最常见的用法之一。
静态局部变量仅在函数第一次调用时初始化，而在函数调用结束后仍然保留其值。
这对于需要在多次调用之间保留状态的函数非常有用。
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#include <iostream>
void demoStaticLocalVariable() {
static int count = 0;
count++;
std::cout << "Function called " << count << " times." << std::endl;
}
int main() {
demoStaticLocalVariable();
demoStaticLocalVariable();
demoStaticLocalVariable();
return 0;
}
在上面的例子中，count是一个静态局部变量。每次调用demoStaticLocalVariable函数时，count都会递增，但其值在函数调用之间保持不变。这提供了一种在函数调用之间保持状态的简便方法。
另外，当你在一个类的成员函数中声明一个变量为 static，这个变量的存储持续性变为静态的，它就成为了与类相关联而非与任何特定对象相关联的变量。这意味着无论你创建多少个对象，静态局部变量只有一份拷贝，并且其值在对象之间共享。静态局部变量的生命周期从它们被初始化开始，直到程序结束。它们的初始化只会在第一次进入声明它们的函数域时发生一次，后续的函数调用不会重新初始化它们。
1.2 静态全局变量
与静态局部变量类似，静态全局变量也只初始化一次，但其作用域超出了单个函数。
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#include <iostream>
static int globalCount = 0;
void demoStaticGlobalVariable() {
globalCount++;
std::cout << "Function called " << globalCount << " times." << std::endl;
}
int main() {
demoStaticGlobalVariable();
demoStaticGlobalVariable();
demoStaticGlobalVariable();
return 0;
}
在这个例子中，globalCount是一个静态全局变量。无论在哪个函数中调用，globalCount都会在函数调用之间保持状态。
1.3 全局变量和静态全局变量的区别
在C++（以及C）中，全局变量和静态全局变量主要的区别在于它们的链接性（linkage），也就是它们的可见性或作用域范围。1
除了链接性的区别，静态全局变量和非静态全局变量在其他方面是相似的。它们都有静态存储期（static storage duration），意味着它们在程序的整个运行期间都存在，并且它们会在程序启动之前被初始化（如果没有显式初始化，它们会被自动初始化为0）。
(1) 全局变量：
- 全局变量在整个程序中都是可见的，除非它被隐藏了（例如，因为有同名的局部变量）。
- 它们在程序的任何地方都可以被访问（前提是它们已经被声明了，通常使用extern关键字在其他文件中声明）。
- 全局变量有外部链接性（external linkage），意味着在其他文件中可以通过extern声明访问同一个变量。
(2) 静态全局变量：
- 静态全局变量只在定义它的文件内可见，这被称为文件作用域。它们对其他文件是隐藏的。
- 它们在定义它们的文件之外不能被直接访问（即使使用extern关键字也不行）。
- 静态全局变量有内部链接性（internal linkage），意味着即使其他文件中有相同名字的变量，它们也是完全不同的变量。
下面是一个示例来说明这两者间的区别：
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// File1.cpp
#include <iostream>
int globalVar = 0; // 全局变量
static int staticGlobalVar = 0; // 静态全局变量
void incrementAndPrint() {
globalVar++;
staticGlobalVar++;
std::cout << "globalVar in File1: " << globalVar << "\n";
std::cout << "staticGlobalVar in File1: " << staticGlobalVar << "\n";
}
// File2.cpp
#include <iostream>
extern int globalVar; // 使用extern关键字声明外部链接的全局变量
// extern int staticGlobalVar; // 错误！staticGlobalVar在这个文件中不可见
void anotherFunction() {
globalVar++;
// staticGlobalVar++; // 错误：这个变量在File2中不可见
std::cout << "globalVar in File2: " << globalVar << "\n";
}
int main() {
incrementAndPrint(); // 输出 globalVar 和 staticGlobalVar 的值
anotherFunction(); // 只会影响 globalVar 的值
incrementAndPrint(); // 再次输出 globalVar 和 staticGlobalVar 的值
return 0;
}
在这个例子中，File1.cpp 定义了一个全局变量 globalVar 和一个静态全局变量 staticGlobalVar。
globalVar 可以在 File2.cpp 中被访问和修改，因为它有外部链接性。
而 staticGlobalVar 只能在 File1.cpp 中被访问和修改，因为它有内部链接性，它在 File2.cpp 中是不可见的。
1.4 static成员变量
在类中，static关键字还可以用于声明静态成员变量。静态成员变量是类的所有实例共享的，而不是每个实例都有自己的一份。
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#include <iostream>
class MyClass {
public:
static int staticMemberVariable;
};
int MyClass::staticMemberVariable = 0;
int main() {
MyClass obj1;
MyClass obj2;
obj1.staticMemberVariable = 42;
std::cout << obj2.staticMemberVariable << std::endl; // 输出 42
return 0;
}
在这个例子中，staticMemberVariable是MyClass的静态成员变量。即使有多个MyClass的实例，它们都共享相同的staticMemberVariable。
2. 函数的static修饰
2.1 静态函数
static关键字还可用于修饰函数，使其成为静态函数。静态函数只能在声明它的文件中可见，作用范围也被限制在当前文件内，无法被其他文件引用。
这有利于模块化设计，减少不必要的外部依赖。这有助于限制函数的可见性，提高代码的安全性。可以避免在其他文件中引用不应被外部访问的函数。
例如，现有一文件file1.c：2
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// file1.c
#include <stdio.h>
// 静态函数
static void secretFunction() {
6 printf("This is a secret function!\n");
}
// 可以调用静态函数
int main(int argc, char *argv[]) {
secretFunction();
return 0;
}
在file2.c文件中，调用file1.c中的secretFunction函数，则会失败
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// file2.c
// 错误：无法在其他文件中访问静态函数
extern void secretFunction();
int main(int argc, char *argv[]) {
// 错误：无法在其他文件中访问静态函数
secretFunction();
return 0;
}
2.2 静态类成员函数
在类中，static关键字可以用于声明静态成员函数。与普通成员函数不同，静态成员函数不依赖于类的实例，可以直接通过类名调用。
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#include <iostream>
class MyClass {
public:
static void staticMemberFunction() {
std::cout << "This is a static member function." << std::endl;
}
};
int main() {
MyClass::staticMemberFunction();
return 0;
}
在这个例子中，staticMemberFunction是一个静态类成员函数。通过类名MyClass直接调用，而不需要创建类的实例。