C++学习笔记：static作用

本文最后更新于：2024年3月29日上午

1. 静态变量

1.1 函数中的静态局部变量

当变量声明为static时，变量的空间将在程序的生命周期内分配。即使多次调用该函数，静态变量的空间也只分配一次，函数调用结束，变量不被销毁。这对于需要存储先前函数状态的程序非常有用。

1.2 静态全局变量

与static单词词意联系不大，容易忽略。

用static修饰的全局变量只能在本文件内访问，因此static具有限定访问范围的作用。

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。如下所示：

//testq.cpp
#include "iostream"

using namespace std;

int a = 10;

void msg() {
    cout << "Hello World" << endl;
}

//main.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

int main(void) {
    extern int a;
    cout << a << endl;
    extern void msg();
    msg();
    return 0;
}

程序运行结果如下：

由于test1.cpp中定义的全局变量a和函数msg没有被static修饰，具有全局可见性，所以在main.cpp中可以访问。如果使用static修饰：

//test1.cpp
#include "iostream"

using namespace std;

static int a = 10;

static void msg() {
    cout << "Hello World" << endl;
}

//main.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

int main(void) {
    extern int a;
    cout << a << endl;
    extern void msg();
    msg();
    return 0;
}

运行程序，会报如下错误：

无法访问test1.cpp中定义的变量a和函数msg，因此报错。

1.3 类中的静态变量

声明为static的变量只被初始化一次。

由于它们在单独的静态存储中分配了空间，因此类中的静态变量由对象共享。

对于不同的对象，不能有相同静态变量的多个副本。因为此，静态变量不能使用构造函数初始化。

//test1.cpp
class Apple {
public:
    static int count;
};

//main.cpp
#include <iostream>
#include "test1.cpp"

using namespace std;

int Apple::count = 0;

int main() {
    Apple obj1;
    Apple obj2;
    obj1.count = 1;
    obj2.count = 2;
    cout << "obj1.count: "
         << obj1.count
         << endl
         << "obj2.count: "
         << obj2.count << endl;
}

上述main.cpp的输出为：

可以看到Apple类的静态变量count为多个对象共享，一个对象改变其值，所有对象的值都发生改变。

2. 静态成员

2.1 类对象为静态

与变量类似，类实例化的对象也有生命周期，考虑如下程序：

//test1.cpp
//
// Created by Gzl on 2022/8/11.
//
#include "iostream"

using namespace std;

class Apple {
public:
    Apple() {
        cout << "Inside Constructor" << endl;
    }

    ~Apple() {
        cout << "Inside Destructor" << endl;
    }
};

//main.cpp
#include <iostream>
#include "test1.cpp"

using namespace std;

int main() {
    int x = 0;
    if (x == 0) {
        Apple obj;
    }
    cout << "End of main" << endl;
}

程序运行结果如下：

在上面的程序中，对象在if代码块内声明，且为非静态对象，则该变量的生命周期仅在if代码块内。当进入if代码块时，创建对象并调用构造函数，并且在if代码块结束的时候调用析构函数销毁对象。

如果将对象声明为静态：

//main.cpp
#include <iostream>
#include "test1.cpp"

using namespace std;

int main() {
    int x = 0;
    if (x == 0) {
        static Apple obj;
    }
    cout << "End of main" << endl;
}