C/C++中static 关键字的总结

static的用法有两种：一种是面向过程程序设计中的static，另一种是面向对象程序设计中的static。前者主要是涉及变量和函数，后者主要是说明static在类中的作用。

先介绍下典型C程序存储空间布局

正文段

CPU执行的机器指令部分。通常，正文段是可共享的，所以即使是经常环境指针环境表环境字符串执行的程序(如文本编辑程序、C编译程序、s h e l l等)在存储器中也只需有一个副本，另外，正文段常常是只读的，以防止程序由于意外事故而修改其自身的指令。

初始化的数据段

通常将此段称为数据段，它包含了程序中需赋初值的变量。初始化 的全局变量和 静态变量存放在这里。例如，C程序中任何函数之外的说明：int maxcount = 99; 使此变量以初值存放在初始化数据段中。

a.初始化的全局变量

b.初始化的静态变量

未初始化的数据段

通常将此段称为bss段，这一名称来源于早期汇编程序的一个操作符，意思是“block started by symbol（由符号开始的块）”，未初始化的全局变量 和静态变量存放在这里。在程序开始执行之前，内核将此段初始化为0。函数外的说明：long sum[1000] ; 使此变量存放在非初始化数据段中。

a.未初始化的全局变量

b.未初始化的静态变量

堆

需要由程序员分配释放管理，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。通常在堆中进行动态存储分配。如程序中的maloc，calloc，realloc，new等函数都从这里面分配。堆是从下向上分配的。

栈

由编译器自动分配释放管理。局部变量及每次函数调用时返回地址、以及调用者的环境信息（例如某些机器寄存器）都存放在栈中。新被调用的函数在栈上为其自动和临时变量分配存储空间。通过以这种方式使用栈，C函数可以递归调用。递归函数每次调用自身时，就使用一个新的栈帧，因此一个函数调用实例中的变量绝不会影响另一个函数调用实例中的变量。

a.局部变量

b.函数调用时返回地址

c.调用者的环境信息（例如某些机器寄存器）

static的内部机制

静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用，所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。

它的空间分配有三个可能的地方，一是作为类的外部接口的头文件，那里有类声明；二是类定义的内部实现，那里有类的成员函数定义；三是应用程序的main（）函数前的全局数据声明和定义处。

静态数据成员要实际地分配空间，故不能在类的声明中定义（只能声明数据成员）。类声明只声明一个类的“尺寸和规格”，并不进行实际的内存分配，所以在类声明中写成定义是错误的。它也不能在头文件中类声明的外部定义，因为那会造成在多个使用该类的源文件中，对其重复定义。

static被引入以告知编译器，将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间，静态数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化，注意静态成员嵌套时，要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。

(一)面向过程的程序设计中的static (C)

(1)静态全局变量

在全局变量前，加上关键字static，该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子，如下：

//Example 1
#include<iostream>
using namespace std;

static int n;  //定义静态全局变量

void fn()
{
n++;
cout << n << endl;
}

int main(void)
{
n = 20;
cout << n << endl;
fn();
system("pause");
return 0;
}

输出结果：20 21

静态全局变量的特点：

- 该变量在全局数据区分配内存；

- 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）；

* - 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的；*

读者可以 尝试将上述代码中static去掉，程序仍然正常运行，

那么静态全局变量和全局变量有什么区别

//File1
#include <iostream>
using namespace std;

void fn();
static int n; //定义静态全局变量
int main()
{
n = 20;
cout << n << endl;
fn();
system("pause");
return 0;
}

//File2
#include <iostream>
using namespace std;
extern int n;
void fn()
{
n++;
cout << n << endl;
}

可以发现：程序编译都无法通过，程序出错显示无法解析的外部符号int n；

去掉static 程序就可以运行了，

静态全局变量和全局变量的区别

静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的，而全局变量在文件之外仍是可见的。

(2)静态局部变量

在局部变量前，加上关键字static，该变量就被定义成为一个静态局部变量。举例：

#include <iostream>
using namespace std;
void fn()
{
static int n = 10;
cout<<n<<endl;
n++;
}
int main()
{
fn();
fn();
fn();
system("pause");
return 0;
}

输出结果：10 11 12

静态局部变量具有以下特点

- 该变量在全局数据区分配内存；

- 静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；

- 静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0；

- 它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束；

(3)静态函数

　在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同，它只能在声明它的文件当中可见，不能被其它文件使用。举例：

　

#include<iostream>
using namespace std;

static void fn();   //声明静态函数

int main(void)
{
fn();
return 0;
}

void fn()     //定义静态函数
{
int n = 10;
cout<<n<<endl;
}

静态函数的优点

静态函数不能被其它文件所用；

其它文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突；

　

(二)面向对象的static关键字 (C++类中static)

(1)静态数据成员

在类内数据成员的声明前加上关键字static，该数据成员就是类内的静态数据成员。举例：

#include<iostream>
using namespace std;

class Myclass
{
private:
int a, b, c;
static int sum;  //声明静态数据成员
public:
Myclass(int a, int b, int c);
void GetSum();
};

int Myclass::sum = 0;   //定义并初始化静态数据成员

Myclass::Myclass(int a, int b, int c)
{
this->a = a;
this->b = b;
this->c = c;
sum += a + b + c;
}
void Myclass::GetSum()
{
cout << "sum=" << sum << endl;
}

int main()
{
Myclass M(1, 2, 3);
M.GetSum();
Myclass N(4, 5, 6);
N.GetSum();
M.GetSum();
system("pause");
return 0;
}

可以看出静态数据成员具有以下特点：

对于非静态数据成员，每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个，静态数据成员在程序中也只有一份拷贝，由该类型的所有对象共享访问。也就是说，静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说，静态数据成员只分配一次内存，供所有对象共用。所以，静态数据成员的值对每个对象都是一样的，它的值可以更新；

静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间，所以不能在类声明中定义。在Example 5中，语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员；

静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则；

因为静态数据成员在全局数据区分配内存，属于本类的所有对象共享，所以，它不属于特定的类对象，在没有产生类对象时其作用域就可见，即在没有产生类的实例时，我们就可以操作它；

静态数据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为：

＜数据类型＞＜类名＞::＜静态数据成员名＞=＜值＞

类的静态数据成员有两种访问形式：

＜类对象名＞.＜静态数据成员名＞ 或 ＜类类型名＞::＜静态数据成员名＞

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 ；

静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类，每个实例的利息都是相同的。所以，应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处，第一，不管定义多少个存款类对象，利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存，所以节省存储空间。第二，一旦利息需要改变时，只要改变一次，则所有存款类对象的利息全改变过来了；

同全局变量相比，使用静态数据成员有两个优势：

静态数据成员没有进入程序的全局名字空间，因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性；

可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能；

(2)静态成员函数

与静态数据成员一样，我们也可以创建一个静态成员函数，它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样，都是类的内部实现，属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针，this指针指向类的对象本身，因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下，this是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比，静态成员函数由于不是与任何的对象相联系，因此它不具有this指针。从这个意义上讲，它无法访问属于类对象的非静态数据成员，也无法访问非静态成员函数，它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。

#include<iostream>
using namespace std;

class Myclass
{
private:
int a , b , c;
static int sum;  //声明静态数据成员
public:
Myclass(int a , int b , int c);
static void GetSum();  //声明静态成员函数
};

int Myclass::sum = 0;   //定义并初始化静态数据成员

Myclass::Myclass(int a , int b , int c)
{
this->a = a;
this->b = b;
this->c = c;
sum += a+b+c;    //非静态成员函数可以访问静态数据成员
}
void Myclass::GetSum()    //静态成员函数的实现
{
//cout<<a<<endl;    //错误代码，a是非静态数据成员
cout<<"sum="<<sum<<endl;
}

int main()
{
Myclass M(1 , 2 , 3);
M.GetSum();
Myclass N(4 , 5 , 6);
N.GetSum();
Myclass::GetSum();
system("pause");
return 0;
}

静态成员函数的具有以下特点：

出现在类体外的函数定义不能指定关键字static；

静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数；

非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员；

静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员(因为没有this指针)；

由于没有this指针的额外开销，因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长；

调用静态成员函数，可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数，也可以直接使用如下格式：

＜类名＞::＜静态成员函数名＞（＜参数表＞）

调用类的静态成员函数。