static關(guān)鍵字

一直使用static,但沒(méi)用總結(jié)過(guò),時(shí)間一長(zhǎng)概念總有點(diǎn)模糊,趁著這次機(jī)會(huì)總結(jié)一下。
c++中:
C++中static有兩種用法:面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)中的static和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的static。前者應(yīng)用于普通變量和函數(shù),不涉及類;后者主要說(shuō)明static在類中的作用。
靜態(tài)全局變量有以下特點(diǎn):
該變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存;
未經(jīng)初始化的靜態(tài)全局變量會(huì)被程序自動(dòng)初始化為0(在函數(shù)體內(nèi)聲明的自動(dòng)變量的值是隨機(jī)的,除非它被顯式初始化,而在函數(shù)體外被聲明的自動(dòng)變量也會(huì)被初始化為0);
靜態(tài)全局變量在聲明它的整個(gè)文件都是可見的,而在文件之外是不可見的;
靜態(tài)變量都在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存,包括后面將要提到的靜態(tài)局部變量。對(duì)于一個(gè)完整的程序,在內(nèi)存中的分布情況如下圖:
代碼區(qū) //low address全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)堆區(qū)棧區(qū) //high address
一般程序把新產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存放在堆區(qū),函數(shù)內(nèi)部的自動(dòng)變量存放在棧區(qū)。自動(dòng)變量一般會(huì)隨著函數(shù)的退出而釋放空間,靜態(tài)數(shù)據(jù)(即使是函數(shù)內(nèi)部的靜態(tài)局部變量)也存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)并不會(huì)因?yàn)楹瘮?shù)的退出而釋放空間。

注意:全局變量和全局靜態(tài)變量的區(qū)別
1)全局變量是不顯式用static修飾的全局變量,全局變量默認(rèn)是有外部鏈接性的,作用域是整個(gè)工程,在一個(gè)文件內(nèi)定義的全局變量,在另一個(gè)文件中,通過(guò)extern 全局變量名的聲明,就可以使用全局變量。
2)全局靜態(tài)變量是顯式用static修飾的全局變量,作用域是聲明此變量所在的文件,其他的文件即使用extern聲明也不能使用。

靜態(tài)局部變量有以下特點(diǎn):
該變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存;
靜態(tài)局部變量在程序執(zhí)行到該對(duì)象的聲明處時(shí)被首次初始化,即以后的函數(shù)調(diào)用不再進(jìn)行初始化;
靜態(tài)局部變量一般在聲明處初始化,如果沒(méi)有顯式初始化,會(huì)被程序自動(dòng)初始化為0;
它始終駐留在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū),直到程序運(yùn)行結(jié)束。但其作用域?yàn)榫植孔饔糜颍?dāng)定義它的函數(shù)或語(yǔ)句塊結(jié)束時(shí),其作用域隨之結(jié)束;

定義靜態(tài)函數(shù)的好處:
靜態(tài)函數(shù)不能被其它文件所用;
其它文件中可以定義相同名字的函數(shù),不會(huì)發(fā)生沖突;

面向?qū)ο螅愔械膕tatic關(guān)鍵字)

靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有以下特點(diǎn):
對(duì)于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員,每個(gè)類對(duì)象都有自己的拷貝。而靜態(tài)數(shù)據(jù)成員被當(dāng)作是類的成員。無(wú)論這個(gè)類的對(duì)象被定義了多少個(gè),靜態(tài)數(shù)據(jù)成員在程序中也只有一份拷貝,由該類型的所有對(duì)象共享訪問(wèn)。也就是說(shuō),靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是該類的所有對(duì)象所共有的。對(duì)該類的多個(gè)對(duì)象來(lái)說(shuō),靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只分配一次內(nèi)存,供所有對(duì)象共用。所以,靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值對(duì)每個(gè)對(duì)象都是一樣的,它的值可以更新;
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員存儲(chǔ)在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員定義時(shí)要分配空間,所以不能在類聲明中定義。在Example 5中,語(yǔ)句int Myclass::Sum=0;是定義靜態(tài)數(shù)據(jù)成員;
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和普通數(shù)據(jù)成員一樣遵從public,protected,private訪問(wèn)規(guī)則;
因?yàn)殪o態(tài)數(shù)據(jù)成員在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存,屬于本類的所有對(duì)象共享,所以,它不屬于特定的類對(duì)象,在沒(méi)有產(chǎn)生類對(duì)象時(shí)其作用域就可見,即在沒(méi)有產(chǎn)生類的實(shí)例時(shí),我們就可以操作它;
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化與一般數(shù)據(jù)成員初始化不同。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化的格式為:
<;數(shù)據(jù)類型><;類名>::<;靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名>=<;值>
類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩種訪問(wèn)形式:
<;類對(duì)象名>.<;靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名> 或 <;類類型名>::<;靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名>
如果靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的訪問(wèn)權(quán)限允許的話(即public的成員),可在程序中,按上述格式來(lái)引用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 ;
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員主要用在各個(gè)對(duì)象都有相同的某項(xiàng)屬性的時(shí)候。比如對(duì)于一個(gè)存款類,每個(gè)實(shí)例的利息都是相同的。所以,應(yīng)該把利息設(shè)為存款類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。這 有兩個(gè)好處,第一,不管定義多少個(gè)存款類對(duì)象,利息數(shù)據(jù)成員都共享分配在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存,所以節(jié)省存儲(chǔ)空間。第二,一旦利息需要改變時(shí),只要改變一次, 則所有存款類對(duì)象的利息全改變過(guò)來(lái)了;
同全局變量相比,使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員有兩個(gè)優(yōu)勢(shì):
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員沒(méi)有進(jìn)入程序的全局名字空間,因此不存在與程序中其它全局名字沖突的可能性;
可以實(shí)現(xiàn)信息隱藏。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以是private成員,而全局變量不能;

關(guān)于靜態(tài)成員函數(shù),可以總結(jié)為以下幾點(diǎn):
出現(xiàn)在類體外的函數(shù)定義不能指定關(guān)鍵字static;
靜態(tài)成員之間可以相互訪問(wèn),包括靜態(tài)成員函數(shù)訪問(wèn)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和訪問(wèn)靜態(tài)成員函數(shù);
非靜態(tài)成員函數(shù)可以任意地訪問(wèn)靜態(tài)成員函數(shù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)成員;
靜態(tài)成員函數(shù)不能訪問(wèn)非靜態(tài)成員函數(shù)和非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員;
由于沒(méi)有this指針的額外開銷,因此靜態(tài)成員函數(shù)與類的全局函數(shù)相比速度上會(huì)有少許的增長(zhǎng);
調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù),可以用成員訪問(wèn)操作符(.)和(->;)為一個(gè)類的對(duì)象或指向類對(duì)象的指針調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù),也可以直接使用如下格式:
<;類名>::<;靜態(tài)成員函數(shù)名>;(<;參數(shù)表>;)
調(diào)用類的靜態(tài)成員函數(shù)。

為什么要引入static
函數(shù)內(nèi)部定義的變量,在程序執(zhí)行到它的定義處時(shí),編譯器為它在棧上分配空間,大家知道,函數(shù)在棧上分配的空間在此函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)會(huì)釋放掉,這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題: 如果想將函數(shù)中此變量的值保存至下一次調(diào)用時(shí),如何實(shí)現(xiàn)? 最容易想到的方法是定義一個(gè)全局的變量,但定義為一個(gè)全局變量有許多缺點(diǎn),最明顯的缺點(diǎn)是破壞了此變量的訪問(wèn)范圍(使得在此函數(shù)中定義的變量,不僅僅受此函數(shù)控制)。
什么時(shí)候用static
需要一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象為整個(gè)類而非某個(gè)對(duì)象服務(wù),同時(shí)又力求不破壞類的封裝性,即要求此成員隱藏在類的內(nèi)部,對(duì)外不可見。
內(nèi)部機(jī)制
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員要在程序一開始運(yùn)行時(shí)就必須存在。因?yàn)楹瘮?shù)在程序運(yùn)行中被調(diào)用,所以靜態(tài)數(shù)據(jù)成員不能在任何函數(shù)內(nèi)分配空間和初始化。
這樣,它的空間分配有三個(gè)可能的地方,一是作為類的外部接口的頭文件,那里有類聲明;二是類定義的內(nèi)部實(shí)現(xiàn),那里有類的成員函數(shù)定義;三是應(yīng)用程序的main()函數(shù)前的全局?jǐn)?shù)據(jù)聲明和定義處。
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員要實(shí)際地分配空間,故不能在類的聲明中定義(只能聲明數(shù)據(jù)成員)。類聲明只聲明一個(gè)類的“尺寸和規(guī)格”,并不進(jìn)行實(shí)際的內(nèi)存分配,所以在類聲明中寫成定義是錯(cuò)誤的。它也不能在頭文件中類聲明的外部定義,因?yàn)槟菚?huì)造成在多個(gè)使用該類的源文件中,對(duì)其重復(fù)定義。
static被引入以告知編譯器,將變量存儲(chǔ)在程序的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)而非棧上空間,靜態(tài)
數(shù)據(jù)成員按定義出現(xiàn)的先后順序依次初始化,注意靜態(tài)成員嵌套時(shí),要保證所嵌套的成員已經(jīng)初始化了。消除時(shí)的順序是初始化的反順序。
優(yōu)勢(shì)
可以節(jié)省內(nèi)存,因?yàn)樗撬袑?duì)象所公有的,因此,對(duì)多個(gè)對(duì)象來(lái)說(shuō),靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只存儲(chǔ)一處,供所有對(duì)象共用。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值對(duì)每個(gè)對(duì)象都是一樣,但它的值是可以更新的。只要對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值更新一次,保證所有對(duì)象存取更新后的相同的值,這樣可以提高時(shí)間效率。

C語(yǔ)言中

(1)先來(lái)介紹它的第一條也是最重要的一條:隱藏。
當(dāng)我們同時(shí)編譯多個(gè)文件時(shí),所有未加static前綴的全局變量和函數(shù)都具有全局可見性。為理解這句話,我舉例來(lái)說(shuō)明。我們要同時(shí)編譯兩個(gè)源文件,一個(gè)是a.c,另一個(gè)是main.c。
下面是a.c的內(nèi)容

char a = 'A'; // global variable
void msg() {
printf("Hello\n");
}

下面是main.c的內(nèi)容

int main(void)
{
extern char a; // extern variable must be declared before use
printf("%c ", a);
(void)msg();
return 0;
}

程序的運(yùn)行結(jié)果是:
A Hello
你可能會(huì)問(wèn):為什么在a.c中定義的全局變量a和函數(shù)msg能在main.c中使用?前面說(shuō)過(guò),所有未加static前綴的全局變量和函數(shù)都具有全局可見性,其它的源文件也能訪問(wèn)。此例中,a是全局變量,msg是函數(shù),并且都沒(méi)有加static前綴,因此對(duì)于另外的源文件main.c是可見的。
如果加了static,就會(huì)對(duì)其它源文件隱藏。例如在a和msg的定義前加上static,main.c就看不到它們了。利用這一特性可以在不同的文件中定義同名函數(shù)和同名變量,而不必?fù)?dān)心命名沖突。Static可以用作函數(shù)和變量的前綴,對(duì)于函數(shù)來(lái)講,static的作用僅限于隱藏,而對(duì)于變量,static還有下面兩個(gè)作用。
(2)static的第二個(gè)作用是保持變量?jī)?nèi)容的持久。
存儲(chǔ)在靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)的變量會(huì)在程序剛開始運(yùn)行時(shí)就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有兩種變量存儲(chǔ)在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū):全局變量和static變量,只不過(guò)和全局變量比起來(lái),static可以控制變量的可見范圍,說(shuō)到底static還是用來(lái)隱藏的。雖然這種用法不常見,但我還是舉一個(gè)例子。

#include <stdio.h>
int fun(void)
{
static int count = 10; // 此語(yǔ)句只在函數(shù)第一次調(diào)用時(shí)執(zhí)行,后續(xù)函數(shù)調(diào)用此變量的初始值為上次調(diào)用后的值,每次調(diào)用后存儲(chǔ)空間不釋放
return count--;
},
int count = 1;
int main(void)
{
printf("global\t\tlocal static\n");
for(; count <= 10; ++count)
printf("%d\t\t%d\n", count, fun());
return 0;
}

程序的運(yùn)行結(jié)果是:
global local static
1 10
2 9
3 8
4 7
5 6
6 5
7 4
8 3
9 2
10 1
(3)static的第三個(gè)作用是默認(rèn)初始化為0。其實(shí)全局變量也具備這一屬性,因?yàn)槿肿兞恳泊鎯?chǔ)在靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)。在靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū),內(nèi)存中所有的字節(jié)默認(rèn)值都是0x00,某些時(shí)候這一特點(diǎn)可以減少程序員的工作量。比如初始化一個(gè)稀疏矩陣,我們可以一個(gè)一個(gè)地把所有元素都置0,然后把不是0的幾個(gè)元素賦值。如果定義成靜態(tài)的,就省去了一開始置0的操作。再比如要把一個(gè)字符數(shù)組當(dāng)字符串來(lái)用,但又覺得每次在字符數(shù)組末尾加’\0’太麻煩。如果把字符串定義成靜態(tài)的,就省去了這個(gè)麻煩,因?yàn)槟抢锉緛?lái)就是’\0’。

JAVA中:

有時(shí)你希望定義一個(gè)類成員,使它的使用完全獨(dú)立于該類的任何對(duì)象。通常情況下,類成員必須通過(guò)它的類的對(duì)象訪問(wèn),但是可以創(chuàng)建這樣一個(gè)成員,它能夠被它自己使用,而不必引用特定的實(shí)例。在成員的聲明前面加上關(guān)鍵字static(靜態(tài)的)就能創(chuàng)建這樣的成員。如果一個(gè)成員被聲明為static,它就能夠在它的類的任何對(duì)象創(chuàng)建之前被訪問(wèn),而不必引用任何對(duì)象。你可以將方法和變量都聲明為static。static 成員的最常見的例子是main()。因?yàn)樵诔绦蜷_始執(zhí)行時(shí)必須調(diào)用main() ,所以它被聲明為static。
聲明為static的變量稱為靜態(tài)變量或類變量。可以直接通過(guò)類名引用靜態(tài)變量,也可以通過(guò)實(shí)例名來(lái)引用靜態(tài)變量,但最好采用前者,因?yàn)楹笳呷菀谆煜o態(tài)變量和一般變量。靜態(tài)變量是跟類相關(guān)聯(lián)的,類的所有實(shí)例共同擁有一個(gè)靜態(tài)變量。
聲明為static的方法稱為靜態(tài)方法或類方法。靜態(tài)方法可以直接調(diào)用靜態(tài)方法,訪問(wèn)靜態(tài)變量,但是不能直接訪問(wèn)實(shí)例變量和實(shí)例方法。靜態(tài)方法中不能使用this關(guān)鍵字,因?yàn)殪o態(tài)方法不屬于任何一個(gè)實(shí)例。靜態(tài)方法不能被子類的靜態(tài)方法覆蓋。

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