static用法小结

最近在看《设计模式》，在学习到单例模式时，对static的用法有些模糊，故总结如下：
(1)局部静态变量

(2)外部静态变量/函数

(3)静态数据成员/成员函数

下面就这三种使用方式及注意事项分别说明

一、局部静态变量

在C/C++中,  局部变量按照存储形式可分为三种auto,  static,   register

与auto类型(普通)局部变量相比,  static局部变量有三点不同

1.   存储空间分配不同

auto类型分配在栈上,   属于动态存储类别,   占动态存储区空间,  函数调用结束后自动释放,   而static分配在静态存储区,  在程序整个运行期间都不释放.   两者之间的作用域相同,   但生存期不同.

2.   static局部变量在所处模块在初次运行时进行初始化工作,  且只操作一次

3.   对于局部静态变量,  如果不赋初值,   编译期会自动赋初值0或空字符,   而auto类型的初值是不确定的.   (对于C++中的class对象例外,   class的对象实例如果不初始化,   则会自动调用默认构造函数,   不管是否是static类型)

特点:   static局部变量的”记忆性”与生存期的”全局性”

所谓”记忆性”是指在两次函数调用时,  在第二次调用进入时,   能保持第一次调用退出时的值.  
示例程序一

#include   <iostream>

using   namespace   std;

void   staticLocalVar()

{

  static   int   a   =   0;   //  运行期时初始化一次,   下次再调用时,   不进行初始化工作

  cout < < "a= " < <a < <endl;

  ++a;

}

int   main()

{

  staticLocalVar();   //   第一次调用,  输出a=0

  staticLocalVar();   //   第二次调用,  记忆了第一次退出时的值,   输出a=1

  return   0;

}

应用:

  利用”记忆性”,   记录函数调用的次数(示例程序一)

  用生存期的”全局性”,   改善”return  a   pointer   /   reference  to   a   local   object”的问题.  Local   object的问题在于退出函数,  生存期即结束,.   利用static的作用,  延长变量的生存期. 

二、外部静态变量／函数

在C中static有了第二种含义：用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。,  但为了限制全局变量/函数的作用域,   函数或变量前加static使得函数成为静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指对函数的作用域仅局限于本文件(所以又称内部函数)。注意此时,   对于外部(全局)变量,  不论是否有static限制,   它的存储区域都是在静态存储区,  生存期都是全局的.   此时的static只是起作用域限制作用,  限定作用域在本模块(文件)内部.

使用内部函数的好处是：不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名。

示例程序三:

 

//file1.cpp

static   int   varA;

int   varB;

extern   void   funA()

{

……

}

static   void   funB()

{

……

}

//file2.cpp

extern   int   varB;   //   使用file1.cpp中定义的全局变量

extern   int   varA;   //   错误!  varA是static类型,   无法在其他文件中使用

extern   vod   funA();   //   使用file1.cpp中定义的函数

extern   void   funB();   //   错误!   无法使用file1.cpp文件中static函数

三、静态数据成员／成员函数(C++特有) 

静态数据成员：

1.        在这里面,   static既不是限定作用域的,  也不是扩展生存期的作用,  
而是指示变量/函数在此类中的唯一性.   这也是”属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数”的含义.   因为它是对整个类来说是唯一的,  因此不可能属于某一个实例对象的.  

2.        针对静态数据成员而言,  成员函数不管是否是static,   在内存中只有一个副本,   普通成员函数调用时,   需要传入this指针,  static成员函数调用时,  没有this指针.  

3.        静态数据成员不是通过类构造函数进行初始化，而是必须在类定义体外定义，而且在定义时进行初始化，外部定义时不可表示为static。

4.        Static数据成员的类型可以是该成员所属的类类型；非 static成员被限定声明为其自身类对象的指针或引用。

静态成员函数：

1.        Static 成员函数无this形参，它可以直接访问类内的static数据成员，但不能直接使用非static成员；

2.        static成员函数可以通过作用域操作符从类中直接调用，或者通过对象、引用或指向该类类型对象的指针间接调用。

请看示例程序四( <effective  c++   (2nd)> (影印版)第59页)

class   EnemyTarget   {

public:

    EnemyTarget()   {   ++numTargets;   }

    EnemyTarget(const   EnemyTarget&)   {   ++numTargets;  }

    ~EnemyTarget()   {   --numTargets;   }

    static   size_t   numberOfTargets()   {  return   numTargets;   }

    bool   destroy();       //   returns  success   of   attempt   to   destroy  EnemyTarget   object

private:

    static   size_t   numTargets;                             //   object   counter

};

//   class   statics   must   be   defined  outside   the   class;

//   initialization   is   to   0   by   default

size_t   EnemyTarget::numTargets;

在这个例子中,   静态数据成员numTargets就是用来计数产生的对象个数的.

另外,   在设计类的多线程操作时,   由于POSIX库下的线程函数pthread_create()要求是全局的,   普通成员函数无法直接做为线程函数,  可以考虑用Static成员函数做线程函数.