C/C++中static用法详解及其与const的区别

C 语言的 static 关键字有三种（具体来说是两种）用途：

静态局部变量：用于函数体内部修饰变量，这种变量的生存期长于该函数。

int foo(){
static int i = 1; // note:1
//int i = 1;  // note:2
i += 1;
return i;
}

要明白这个用法，我们首先要了解c/c++的内存分布，以及static所在的区间。

对于一个完整的程序，在内存中的分布情况如下：　

1.栈区： 由编译器自动分配释放，像局部变量，函数参数，都是在栈区。会随着作用于退出而释放空间。

3.堆区：程序员分配并释放的区域，像malloc(c),new(c++)

3.全局数据区(静态区)：全局变量和静态便令的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束释放。

4.代码区

所以上面note:1的static是在全局数据区分配的,那么它存在的意思是什么？又是什么时候初始化的呢？

首先回答第一个问题：它存在的意义就是随着第一次函数的调用而初始化，却不随着函数的调用结束而销毁(如果把以上的note:1换成note:2,那么i就是在栈区分配了，会随着foo的调用结束而释放)。

那么第二个问题也就浮出水面了，它是在第一次调用进入note:1的时候初始化（当初面试被坑过，我居然说是一开始就初始化了，汗！！）。且只初始化一次，也就是你第二次调用foo(),不会继续初始化，而会直接跳过。

那么它跟定义一个全局变量有什么区别呢，同样是初始化一次，连续调用foo()的结果是一样的，但是，使用全局变量的话，变量就不属于函数本身了，不再仅受函数的控制，给程序的维护带来不便。

静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区，而不是保存在栈中，每次的值保持到下一次调用，直到下次赋新值。

那么我们总结一下，静态局部变量的特点（括号内为note:2,也就是局部变量的对比）：

（1）该变量在全局数据区分配内存(局部变量在栈区分配内存);

（2）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(局部变量每次函数调用都会被初始化);

（3）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(局部变量不会被初始化);

（4）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，也就是不能在函数体外面使用它(局部变量在栈区，在函数结束后立即释放内存);

静态全局变量：定义在函数体外，用于修饰全局变量，表示该变量只在本文件可见。

static int i = 1;  //note:3
//int i = 1;  //note:4

int foo()
{
i += 1;
return i;
}

note:3和note:4有什么差异呢？你调用foo(),无论调用几次，他们的结果都是一样的。也就是说在本文件内调用他们是完全相同的。那么他们的区别是什么呢？
文件隔离！

假设我有一个文件a.c,我们再新建一个b.c,内容如下。

//file a.c

//static int n = 15;  //note:5
int n = 15;  //note:6

//file b.c
#include <stdio.h>

extern int n;

4000
void fn()
{
n++;
printf("after: %d\n",n);
}

void main()
{
printf("before: %d\n",n);
fn();
}

我们先使用note:6,也就是非静态全局变量，发现输出为:

before: 15

after: 16

也就是我们的b.c通过extern使用了a.c定义的全局变量。

那么我们改成使用note:5,也就是使用静态全局变量呢？

gcc a.c b.c -o output.out

会出现类似undeference to “n”的报错，它是找不到n的，因为static进行了文件隔离，你是没办法访问a.c定义的静态全局变量的，当然你用 #include “a.c”,那就不一样了。

以上我们就可以得出静态全局变量的特点：

静态全局变量不能被其它文件所用(全局变量可以);

其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突(自然了，因为static隔离了文件，其它文件使用相同的名字的变量，也跟它没关系了);

静态函数：准确的说，静态函数跟静态全局变量的作用类似：

//file a.c
#include <stdio.h>

void fn()
{
printf("this is non-static func in a");
}

//file b.c
#include <stdio.h>

extern void fn();  //我们用extern声明其他文件的fn(),供本文件使用。

void main()
{
fn();
}

可以正常输出：this is non-static func in a。

当给void fn()加上static的关键字之后呢？ undefined reference to “fn”.

所以，静态函数的好处跟静态全局变量的好处就类似了：

1.静态函数不能被其它文件所用;

2.其它文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突;

上面一共说了三种用法，为什么说准确来说是两种呢？

1.一种是修饰变量，一种是修饰函数，所以说是两种（这种解释不多）。

2.静态全局变量和修饰静态函数的作用是一样的，一般合并为一种。（这是比较多的分法）。

C++
语言的 static 关键字有二种用途：

当然以上的几种，也可以用在c++中。还有额外的两种用法：

静态数据成员：

用于修饰 class 的数据成员，即所谓“静态成员”。这种数据成员的生存期大于 class 的对象（实体 instance）。静态数据成员是每个 class 有一份，普通数据成员是每个 instance 有一份，因此静态数据成员也叫做类变量，而普通数据成员也叫做实例变量

#include<iostream>

using namespace std;

class Rectangle
{
private:
int m_w,m_h;
static int s_sum;

public:
Rectangle(int w,int h)
{
this->m_w = w;
this->m_h = h;
s_sum += (this->m_w * this->m_h);
}

void GetSum()
{
cout<<"sum = "<<s_sum<<endl;
}

};

int Rectangle::s_sum = 0;  //初始化

int main()
{
cout<<"sizeof(Rectangle)="<<sizeof(Rectangle)<<endl;
Rectangle *rect1 = new Rectangle(3,4);
rect1->GetSum();
cout<<"sizeof(rect1)="<<sizeof(*rect1)<<endl;
Rectangle rect2(2,3);
rect2.GetSum();
cout<<"sizeof(rect2)="<<sizeof(rect2)<<endl;

system("pause");
return 0;
}

由图可知：sizeof(Rectangle)=8bytes=sizeof(m_w)+sizeof(m_h)。也就是说 static 并不占用Rectangle的内存空间。

那么static在哪里分配内存的呢？是的，全局数据区(静态区)。

再看看GetSum()，第一次12=34，第二次18=12+23。由此可得，static只会被初始化一次，于实例无关。

结论：

对于非静态数据成员，每个类对象(实例)都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员，由该类型的所有对象共享访问,对该类的多个对象来说，静态数据成员只分配一次内存。

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。

也就是说，你每new一个Rectangle，并不会为static int s_sum的构建一份内存拷贝，它是不管你new了多少Rectangle的实例，因为它只与类Rectangle挂钩，而跟你每一个Rectangle的对象没关系。

静态成员函数：用于修饰
class 的成员函数。

我们对上面的例子稍加改动：

#include<iostream>

using namespace std;

class Rectangle
{
private:
int m_w,m_h;
static int s_sum;

public:
Rectangle(int w,int h)
{
this->m_w = w;
this->m_h = h;
s_sum += (this->m_w * this->m_h);
}

static void GetSum()  //这里加上static
{
cout<<"sum = "<<s_sum<<endl;
}

};

int Rectangle::s_sum = 0;  //初始化

int main()
{
cout<<"sizeof(Rectangle)="<<sizeof(Rectangle)<<endl;
Rectangle *rect1 = new Rectangle(3,4);
rect1->GetSum();
cout<<"sizeof(rect1)="<<sizeof(*rect1)<<endl;
Rectangle rect2(2,3);
rect2.GetSum();  //可以用对象名.函数名访问
cout<<"sizeof(rect2)="<<sizeof(rect2)<<endl;
Rectangle::GetSum();  //也可以可以用类名::函数名访问

system("pause");
return 0;
}

上面注释可见:对GetSum()加上static，使它变成一个静态成员函数，可以用类名::函数名进行访问。

那么静态成员函数有特点呢？

1.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;

2.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;

3.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;

4.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,也可以用类名::函数名调用(因为他本来就是属于类的，用类名调用很正常)

前三点其实是一点：静态成员函数不能访问非静态(包括成员函数和数据成员)，但是非静态可以访问静态，有点晕吗？没关系，我给你个解释，

因为静态是属于类的，它是不知道你创建了10个还是100个对象，所以它对你对象的函数或者数据是一无所知的，所以它没办法调用，而反过来，你创建的对象是对类一清二楚的(不然你怎么从它那里实例化呢)，所以你是可以调用类函数和类成员的，就像不管GetSum是不是static，都可以调用static的s_sum一样。

static和const的联系和区别

const定义的常量在超出其作用域之后其空间会被释放，而static定义的静态常量在函数执行后不会释放其存储空间。

static表示的是静态的。类的静态成员函数、静态成员变量是和类相关的，而不是和类的具体对象相关的。即使没有具体对象，也能调用类的静态成员函数和成员变量。一般类的静态函数几乎就是一个全局函数，只不过它的作用域限于包含它的文件中。

在C++中，static静态成员变量不能在类的内部初始化。在类的内部只是声明，定义必须在类定义体的外部，通常在类的实现文件中初始化，如：double Account::Rate=2.25;static关键字只能用于类定义体内部的声明中，定义时不能标示为static

在C++中，const成员变量也不能在类定义处初始化，只能通过构造函数初始化列表进行，并且必须有构造函数。

const数据成员 只在某个对象生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。因为类可以创建多个对象，不同的对象其const数据成员的值可以不同。所以不能在类的声明中初始化const数据成员，因为类的对象没被创建时，编译器不知道const数据成员的值是什么。

const数据成员的初始化只能在类的构造函数的初始化列表中进行。要想建立在整个类中都恒定的常量，应该用类中的枚举常量来实现，或者static cosnt

class Test
{
public:
Test():a(0){}
enum {size1=100,size2=200};
private:
const int a;//只能在构造函数初始化列表中初始化
static int b;//在类的实现文件中定义并初始化
const static int c;//与 static const int c;相同。
};

int Test::b=0;//static成员变量不能在构造函数初始化列表中初始化，因为它不属于某个对象。
cosnt int Test::c=0;//注意：给静态成员变量赋值时，不需要加static修饰符。但要加cosnt

cosnt成员函数主要目的是防止成员函数修改对象的内容。即const成员函数不能修改成员变量的值，但可以访问成员变量。当方法成员函数时，该函数只能是const成员函数。

static成员函数主要目的是作为类作用域的全局函数。不能访问类的非静态数据成员。类的静态成员函数没有this指针，这导致：1、不能直接存取类的非静态成员变量，调用非静态成员函数2、不能被声明为virtual

关于static、const、static cosnt、const static成员的初始化问题：

类里的const成员初始化：

在一个类里建立一个const时，不能给他初值

class foo

{

public:

foo():i(100){}

private:

const int i=100;//error!!!

};

//或者通过这样的方式来进行初始化

foo::foo():i(100)

{}

类里的static成员初始化：

类中的static变量是属于类的，不属于某个对象，它在整个程序的运行过程中只有一个副本，因此不能在定义对象时 对变量进行初始化，就是不能用构造函数进行初始化，其正确的初始化方法是：

数据类型 类名::静态数据成员名=值；

class foo
{
public:
foo();
private:
static int i;
};

int foo::i=20;
这表明：
1、初始化在类体外进行，而前面不加static，以免与一般静态变量或对象相混淆
2、初始化时不加该成员的访问权限控制符private、public等
3、初始化时使用作用域运算符来表明它所属的类，因此，静态数据成员是类的成员而不是对象的成员。

类里的static
cosnt 和 const static成员初始化

这两种写法的作用一样，为了便于记忆，在此值说明一种通用的初始化方法：

class Test
{
public:
static const int mask1;
const static int mask2;
};
const Test::mask1=0xffff;
const Test::mask2=0xffff;
//它们的初始化没有区别，虽然一个是静态常量一个是常量静态。静态都将存储在全局变量区域，其实最后结果都