【C++】static静态关键字

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个人专栏： 数据结构与算法C语言进阶C++
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一、static的概念

【概念】：声明为static的类成员称为类的静态成员，用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量；用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数。静态成员变量一定要在类外进行初始化。

二、static引入

我们来看一道题目：

面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象

首先，分析一下可以知道我们去实例化出一个对象的时候，无非是调用构造或者是拷贝构造，或者是通过一些传参返回的方式去构造对象。这样的话，我们知道必须要使用一个全局的变量来保存记录值。
对于这道题也有两种解决方案：
1️⃣方法一：在全局定义变量

#include

int count = 0;
class A {
public:
	A()
	{
		count++;
	}
	A(const A& a)
	{
		count++;
	}
};

void func(A a)
{
	count++;
}
int main()
{
	A aa1;
	A aa2(aa1);

	func(aa1);
	std::cout << count << std::endl;
	return 0;
}

下面是调试动图：

通过调试，可以清楚的看到哪些地方使用了构造以及拷贝构造。
【注意】：这里定义的count会和std库里发生冲突。所以在使用的时候，为了防止报错，我们就要正确的使用命名空间。养成良好习惯，不要使用using namesapce std;全部展开。

❌此种方法缺乏安全性。
因为count是一个全局变量，那么它的生命周期就是从定义开始到main函数结束的时候销毁，这任何地方都是可以访问到的，并且它还不具有常性可以做任意修改，这其实也就缺乏了一定的安全性。

三、static详解

2️⃣方法二：使用static修饰

在C++中就引入了这样一个东西，把count作为类的成员变量。这样写，count是属于每个对象的。

class A {
public:
	A()
	{
		count++;
	}
	A(const A& a)
	{
		count++;
	}
private:
	static int count;
};

此时，我们给加上static，这个count就是属于这个类的，创建出的所有对象也都共享这个count；也就引出了如下特性：
1. 静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，存放在静态区

2. 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字，类中只是声明

class A {
public:
	A()
	{
		count++;
	}
	A(const A& a)
	{
		count++;
	}
private:
	static int count;
};
int count = 0;

但是我们发现会出现下面问题，这又是为什么呢？

原来是我在外部定义时，没有 指明count的出处。此时，我们只需要加上作用域即可。

int A::count = 0;

【补充】为什么不能在类中直接声明+定义呢？

• 上面刚学习了构造函数的初始化列表，在类内直接定义是因为缺省值是给到构造函数的初始化列表用的，初始化列表初始化的是非静态成员，是属于当前对象的；而静态成员是属于所有对象的，是共有的，需要在全局区域定义。

3. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制
运行发现出现下面问题，

4. 类静态成员即可用 类名::静态成员 或者 对象.静态成员 来访问
如下：

std::cout << aa1.count << std::endl;
std::cout << A::count << std::endl;
std::cout << A().count << std::endl;

尤其注意第三种，使用匿名对象 来访问。

5. 静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员
这点通过以前的学习已经是十分清楚，静态成员函数是全局的，在静态区没有this指针，但普通的成员变量都是属于当前对象的，需要通过this指针来访问。

四、静态和非静态的访问关系

静态成员函数不能调用非静态成员函数。
静态成员函数内部可以调用静态的成员变量或者函数
非静态成员函数可以调用类的静态成员函数

五、面试题

1.全局静态变量

• 在全局变量前加上关键字 static，全局变量就定义成一个全局静态变量
• 初始化：末经初始化的全局静态变量会被自动初始化为0（自动对象的值是任意的，除非他被显式初始化）
• 存储位置：数据段（静态区、全局区）
• 作用域：全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的，准确地说是从定义之处开始，到文件结尾。缩小范围。

2.局部静态变量

• 在局部变量之前加上关键字 static，局部变量就成为一个局部静态变量。
• 初始化：末经初始化的全局静态变量会被自动初始化为0（自动对象的值是任意的，除非他被显式初始化）
• 存储位置：数据段（静态区、全局区）
• 作用域：作用域仍为局部作用域，当定义它的函数或者语句块结束的时候，作用域结束。但是当局部静态变量离开作用域后，并没有销毁，而是仍然驻留在内存当中，只不过我们不能再对它进行访问，直到该函数再次被调用，并且值不变；

3.静态函数

利用关键字extern，可以在一个文件中引用另一个文件中定义的变量或者函数

• 在函数返回类型前加 static，函数就定义为静态函数。函数的定义和声明在默认情况下都是 extern的，但静态函数只是在声明他的文件当中可见，不能被其他文件所用。

4.类的静态成员变量

• 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。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

5.类的静态函数

• 类静态成员函数和静态类成员变量一样，它们都属于类的静态成员，它们都不是对象成员，没有this指针。因此，对静态成员的引用不需要用对象名。
• 是一个公共的函数。