【概念】：聲明為static的類成員稱為類的靜態(tài)成員，用static修飾的成員變量，稱之為靜態(tài)成員變量；用static修飾的成員函數(shù)，稱之為靜態(tài)成員函數(shù)。靜態(tài)成員變量一定要在類外進(jìn)行初始化

一、面試題引入

??面試題：實(shí)現(xiàn)一個(gè)類，計(jì)算程序中創(chuàng)建出了多少個(gè)類對(duì)象

• 上面這個(gè)是曾經(jīng)一家公司的面試題，要你用一個(gè)類去計(jì)算創(chuàng)建出多少個(gè)對(duì)象。分析一下可以知道我們?nèi)?shí)例化出一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，無非是調(diào)用構(gòu)造或者是拷貝構(gòu)造，或者是通過一些傳參返回的方式去構(gòu)造對(duì)象
• 那第一時(shí)間就會(huì)想到在全局定義一個(gè)count，然后在可能產(chǎn)生構(gòu)造的地方進(jìn)行累加

int count = 0;
class A {
	A()
	{
		count++;
	}

	A(const A& a)
	{
		count++;
	}
};

void func(A a)
{
	count++;
}
int main(void)
{
	A aa1;
	A aa2(aa1);
	
	func(aa1);
	return 0;
}

但是編譯后可以發(fā)現(xiàn)，count++的地方都出現(xiàn)了報(bào)錯(cuò)，說是不明確的問題

• 但是你仔細(xì)去看輸出窗口的話可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)這個(gè)count是和【std庫】中的count發(fā)生了沖突

那這個(gè)時(shí)候該怎么辦呢？

??有同學(xué)說：這還不簡(jiǎn)單，不要寫成count不就可以了，改成Count都可以

• 確實(shí)，這不乏是一種直截了當(dāng)?shù)姆椒?。但是同學(xué)，我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是C++而不是C語言，改成大寫的這種方式是C語言思路

• 還記得我們?cè)诩?xì)談namespace命名空間說到的部分展開命名空間嗎？和std庫里發(fā)生沖突就是因?yàn)?code>using namespace std;展開了std的命名空間，在這里我們只需要部分展開即可

using std::cout;
using std::endl;

此時(shí)通過調(diào)試再去觀察就可以看出創(chuàng)建了多少個(gè)對(duì)象

• 但這個(gè)時(shí)候呢，我手比較欠缺??，對(duì)這個(gè)count又去++了幾下，此時(shí)最后的結(jié)果就出現(xiàn)問題了

二、static特性細(xì)述

可以看到對(duì)于上面這種問題在C語言中是無法避免的，因?yàn)閏ount是一個(gè)全局變量，那么它的生命周期就是從定義開始到main函數(shù)結(jié)束的時(shí)候銷毀，這任何地方都是可以訪問到的，并且它還不具有常性可以做任意修改，這其實(shí)也就缺乏了一定的安全性

• 于是呢，在C++中就引入了這樣一個(gè)東西，把count作為類的成員函數(shù)

class A {
public:
	A(int a = 0)
	{
		count++;
	}

	A(const A& a)
	{
		count++;
	}
private:
	int count = 0;
};

• 但是對(duì)于這個(gè)count而言還是屬于某個(gè)對(duì)象的，但我們?nèi)粢ソy(tǒng)計(jì)的話它一定不是專屬于某個(gè)對(duì)象的 ，而是要屬于所有對(duì)象。此時(shí)我們就可以用static來修飾一下這個(gè)成員變量

static int count = 0;

• 此時(shí)這個(gè)count便被包裹在了這個(gè)類中，我們知道類也是一個(gè)作用域，可以起到隔絕外界的作用，那么此時(shí)我們的count就不會(huì)和庫里面的count沖突了，直接展開std命名空間也不會(huì)存在問題
• static其實(shí)我們?cè)贑語言中也有學(xué)到過，若一個(gè)變量被static修飾的話，它就不會(huì)放到在【棧區(qū)】了，而是在【靜態(tài)區(qū)中】

此時(shí)就引出了static的第一條特性如下??

1. 靜態(tài)成員為所有類對(duì)象所共享，不屬于某個(gè)具體的對(duì)象，存放在靜態(tài)區(qū)

但此刻我為其設(shè)定缺省值的時(shí)候卻報(bào)出了這樣的錯(cuò)誤，似乎不能在這里為它初始化呢？

• 之前學(xué)習(xí)了構(gòu)造函數(shù)的【初始化列表】，在類內(nèi)直接定義是因?yàn)槿笔≈凳墙o到構(gòu)造函數(shù)的初始化列表用的，初始化列表初始化的是非靜態(tài)成員，是屬于當(dāng)前對(duì)象的；而靜態(tài)成員是屬于所有對(duì)象的，是共有的
• 所以我們考慮把它放到全局去進(jìn)行一個(gè)定義，但是出了當(dāng)前作用域又無法訪問，此時(shí)就可以使用我們學(xué)習(xí)過的域作用限定符::

int A::count = 0;

那么就引出了static的第二條特性??

2. 靜態(tài)成員變量必須在類外定義，定義時(shí)不添加static關(guān)鍵字，類中只是聲明

那此時(shí)我若是要在外界去訪問一下這個(gè)靜態(tài)成員呢？能不能做到

• 可以看到，直接打印訪問是不可以的，因?yàn)樾枰蜃饔孟薅ǚ?code>::

• 不過呢，加上域作用限定符::又說它是私有的無法訪問

那么就引出了static的第三條特性??

3. 靜態(tài)成員也是類的成員，受public、protected、private 訪問限定符的限制

那要怎么去訪問呢？這里有兩種方式

• 將count改為公有的之后就可以通過下面這兩種方式去訪問類中的靜態(tài)成員變量

cout << A::count << endl;
cout << aa1.count << endl;
cout << aa2.count << endl;

【拓展一下】

• 對(duì)于這種方式也是可以的，如果你有認(rèn)真看過詳解類封裝中的this指針就可以知道下面這種做法就是為當(dāng)前的this指針傳遞了一個(gè)空的地址，雖然我們看到了->，但其實(shí)并沒有去產(chǎn)生一個(gè)解引用，因?yàn)閏ount是一個(gè)靜態(tài)成員變量，雖然形式上放在類內(nèi)，但上面說過了它是存放在內(nèi)存中的靜態(tài)區(qū)，所以無法用this指針訪問到這個(gè)count

A* aa3 = nullptr;
aa3->count;

那么就引出了static的第四條特性??

4. 類靜態(tài)成員即可用 [類名::靜態(tài)成員]或者 [對(duì)象.靜態(tài)成員]來訪問

上面這樣都可以訪問是因?yàn)槲覍㈧o態(tài)變量count設(shè)置成了公有，若一旦設(shè)置為私有的話，上面這些訪問形式就都是非法的了

• 此時(shí)我們可以在類中寫一個(gè)對(duì)外公開的接口，那么外界就可以通過這個(gè)接口訪問到類內(nèi)的私有成員變量了，在Java里面很喜歡這么去寫，不過在C++中一般很少這樣，C++一般會(huì)使用友元

int GetCount()
{
	return count;
}

可以看到成員函數(shù)都是用對(duì)象去調(diào)的，那我現(xiàn)在假設(shè)我沒有對(duì)象呢【博主確實(shí)沒有??】。此時(shí)還有辦法獲取到類內(nèi)的靜態(tài)成員變量嗎？

• 此時(shí)就要使用到一個(gè)靜態(tài)成員變量的雙胞胎兄弟 —— 【靜態(tài)成員函數(shù)】
• 只需要在GetCount()成員函數(shù)前加一個(gè)static作為修飾即可

static int GetCount()
{
	return count;
}

• 在外界還是使用域作用限定符::便可以訪問到，可以說這個(gè)【靜態(tài)成員函數(shù)】是專門為靜態(tài)成員變量而生的

看來這個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)還挺厲害的，若是我現(xiàn)在類中又新增了一個(gè)普通成員變量，可以在里面進(jìn)行訪問嗎？

通過運(yùn)行可以看出似乎是不可以

那么就引出了static的第五條特性??

5. 靜態(tài)成員函數(shù)沒有隱藏的this指針，不能訪問任何非靜態(tài)成員
   • 這其實(shí)很清楚，因?yàn)殪o態(tài)成員函數(shù)在靜態(tài)區(qū)沒有this指針，但普通的成員變量都是屬于當(dāng)前對(duì)象的，需要通過this指針來訪問

三、疑難解惑

學(xué)習(xí)完上了上面這五條特性之后，來回答一下下面這三個(gè)問題吧

??靜態(tài)成員函數(shù)可以調(diào)用非靜態(tài)成員函數(shù)嗎？

• 這個(gè)當(dāng)然也是不可以的，記住一點(diǎn)！在靜態(tài)成員函數(shù)內(nèi)部只能調(diào)用靜態(tài)的成員變量或者函數(shù)

可以看到靜態(tài)成員函數(shù)也是可以調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)的

??非靜態(tài)成員函數(shù)可以調(diào)用類的靜態(tài)成員函數(shù)嗎？

• 這個(gè)是可以的，因?yàn)殪o態(tài)成員函數(shù)是公共的，公共的大家當(dāng)然都可以用。包括像count也是可以使用的，這里不做演示

??請(qǐng)問靜態(tài)成員函數(shù)存放在哪里，靜態(tài)區(qū)還是公共代碼區(qū)？

• 答案揭曉，靜態(tài)成員函數(shù)是存放在公共代碼段的，我們?cè)陬惡蛯?duì)象的封裝思想中有談到過，在一個(gè)類中對(duì)于成員變量而言和對(duì)象一起存放在【棧區(qū)】，但對(duì)于類內(nèi)的成員函數(shù)而言，則不屬于類，而是存放在【公共代碼段】，那對(duì)于靜態(tài)成員函數(shù)來說也是屬于成員函數(shù)的一種，在編譯過后都會(huì)被解析成指令，這些指令都是存放在公共代碼段的
• 而對(duì)于靜態(tài)成員變量來說是存放在靜態(tài)區(qū)的，若是你去計(jì)算一下類的大小其實(shí)就一目了然了

四、在線OJ實(shí)訓(xùn)

在學(xué)習(xí)了C++中的靜態(tài)成員相關(guān)知識(shí)后，我們通過一道在線OJ來練練手

鏈接：?？蚃Z64 求1+2+3+…+n

1. 題目描述

2. 思路分析

• 來分析一下這道題該怎么去做，題目本身要求的意思很簡(jiǎn)單，就是求解1 ~ n的階乘，但是限制條件有很多，例如：不能用分支判斷、循環(huán)、條件判斷、乘除法等等，這就令很多同學(xué)抓耳撓腮了，這要怎么去寫呀？

??有同學(xué)說：這還不簡(jiǎn)單，用個(gè)遞歸唄

• 遞歸是我們求解階乘以及前n項(xiàng)和最常見的，不過既然是遞歸，那一定存在遞歸出口，那你肯定得去用if條件判斷一下是否到底了遞歸出口吧

在同學(xué)們冥思苦想后，有一位同學(xué)提到了我們剛學(xué)習(xí)的static成員，那我們就用它來試試??

• 首先要考慮清楚，此處是有兩個(gè)變量在一直遞增的，一個(gè)是1 ~ n這些數(shù)，一個(gè)則是累加和，不過它們都是上一輪的基礎(chǔ)上去進(jìn)行一個(gè)遞增，我們知道對(duì)于靜態(tài)成員變量只會(huì)在定義的時(shí)候初始化一次，后面每一次的值都是在上一次的基礎(chǔ)上變化的

static int sum;
static int i;

• 所以此刻便可以將這個(gè)遞增的變量設(shè)置為i，將累加和設(shè)置為sum，它們均為靜態(tài)變量，根據(jù)我們上面所學(xué)知識(shí)要將其在類的外部進(jìn)行定義初始化

int Count::sum = 0;
int Count::i = 1;

• 可以把這個(gè)累加的邏輯放在類的構(gòu)造函數(shù)中，然后考慮去實(shí)例化具有n個(gè)大小的對(duì)象數(shù)組，那么就會(huì)調(diào)用n次構(gòu)造函數(shù)去進(jìn)行一個(gè)累加

Count()
{
	sum += i;
	i++;
}

Count c[n];

• 最后在類的內(nèi)部提供的一個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)，外界便可以通過它來獲取到靜態(tài)成員變量sum

static int GetSum()
{
    return sum;
}

return Count::GetSum();

3. 代碼展示

最后展示一下整體代碼和運(yùn)行結(jié)果

class Count{
public:
    Count()
    {
        sum += i;
        i++;
    }
    static int GetSum()
    {
        return sum;
    }

private:
    static int sum;
    static int i;
};

int Count::sum = 0;
int Count::i = 1;

class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        Count c[n];
        return Count::GetSum();
    }
};

五、一道巧妙的筆試題

在學(xué)習(xí)了上面有關(guān)類中static成員的相關(guān)知識(shí)后，接下去我們通過一道很巧妙的筆試題來加深大家的理解

?? 設(shè)計(jì)一個(gè)類，在類外面只能在棧/堆上創(chuàng)建對(duì)象

• 首先我們理解一下題目所要表述的含義，即我們需要去設(shè)計(jì)一個(gè)類，這個(gè)類呢可以指定在【?！炕蛘摺径选可先ラ_辟空間創(chuàng)建對(duì)象
• 看到下面我們?cè)陬愅庾孕腥ァ緱^(qū)】、【堆區(qū)】、【靜態(tài)區(qū)】創(chuàng)建了對(duì)象，這也是大家能想到的常規(guī)的做法

A a1;				// 棧區(qū)
static A a2;		// 靜態(tài)區(qū)
A* a3 = new A();	// 堆區(qū)

不過呢這其實(shí)并不符合我們的題意，題意是讓類內(nèi)去提供一個(gè)接口，可以使得外界只能在【?！炕颉径选恐袆?chuàng)建對(duì)象，接下去就來看看我是怎么做的吧

• 首先我做了一件 “很絕”的事，那就是將當(dāng)前類A的構(gòu)造函數(shù)私有化，那么在類外就無法輕易地去實(shí)例化出對(duì)象了，這和我們?cè)贘ava中講工具類的時(shí)候?qū)⑵錁?gòu)造器私有化是一個(gè)意思

class A {
public:
private:
	// 構(gòu)造函數(shù)私有化
	A(){}
	int _a;
};

?? 那有同學(xué)就會(huì)問了，這類外都實(shí)例化不出對(duì)象了，還談何在【?！炕颉径选可祥_辟空間存儲(chǔ)對(duì)象呢？

• 這就需要思考了，既然類外無法實(shí)例化了，那還有類內(nèi)呢，我們可以在類內(nèi)的成員函數(shù)中來實(shí)例化出當(dāng)前類的對(duì)象。于是我便寫了這么兩個(gè)成員函數(shù)，在函數(shù)內(nèi)部實(shí)例化出對(duì)象供類外去進(jìn)行調(diào)用

A GetStackObj()
{
	A a;
	return a;
}

A* GetHeapObj()
{
	return new A;
}

• 但是呢這卻有一個(gè)問題，我們知道成員函數(shù)都是需要對(duì)象去進(jìn)行調(diào)用的，可是呢在類外我們都實(shí)例化不出對(duì)象，此時(shí)要如何去調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)呢？
• 還記得我們本文學(xué)習(xí)了什么嗎？沒錯(cuò)，就是static成員，除了static成員變量外還有【static成員函數(shù)】，此時(shí)我們就可以將這兩個(gè)成員函數(shù)定義為【靜態(tài)成員函數(shù)】，除了可以使用對(duì)象.函數(shù)名()的形式來調(diào)用外，還可以使用類名::函數(shù)名()來進(jìn)行調(diào)用。那此時(shí)我們?cè)陬愅饩涂梢韵裣旅孢@樣去進(jìn)行調(diào)用

A::GetStackObj();	// 棧區(qū)
A::GetHeapObj();	// 堆區(qū)

所以上面的這道筆試題就很好得運(yùn)用了本節(jié)所學(xué)習(xí)的知識(shí)，希望讀者在學(xué)習(xí)完之后也可以做到靈活運(yùn)用

六、有關(guān)static修飾變量的一些注意要點(diǎn)

說完static修飾成員變量和成員函數(shù)，這里再來補(bǔ)充一點(diǎn)有關(guān)static修飾變量的注意點(diǎn)，我們主要通過題目來進(jìn)行講解

1. 有一個(gè)類A，其數(shù)據(jù)成員如下： 則構(gòu)造函數(shù)中，成員變量一定要通過初始化列表來初始化的是：（ ）

?class A {
private:
   int a;
public:
   const int b;
   float* &c;
   static const char* d;
   static double* e;
};

A.a b c
B.b c
C.b c d e
D.b c d
E.b
F.c

【答案】：B

【解析】：
對(duì)初始化列表不了解的可以先看看C++ | 談?wù)剺?gòu)造函數(shù)的初始化列表

• 對(duì)于【const成員變量】、【引用成員變量】、【無默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的自定義類型】都是必須通過初始化列表進(jìn)行初始化的，因此b、c很明確要選上，對(duì)于d而言，雖然它有const修飾，但前面又有[static]作為修飾，所以是一個(gè)靜態(tài)成員變量，不屬于類，存放在靜態(tài)區(qū)中，當(dāng)程序開始執(zhí)行的時(shí)候就被初始化了，對(duì)于e而言也是同理，所以答案選擇【B】

2. 設(shè)已經(jīng)有A,B,C,D4個(gè)類的定義，程序中A,B,C,D析構(gòu)函數(shù)調(diào)用順序?yàn)?？?）

C c;
int main()
{
	A a;
	B b;
	static D d;
	return 0；
}

A.D B A C
B.B A D C
C.C D B A
D.A B D C

【答案】：B

【解析】：

這題的話通過調(diào)試來看一下就很清楚了，主要是觀察static的修飾對(duì)局部變量的作用域和生命周期的更改

• 可以觀察到，因?yàn)閷?duì)象d有static修飾，它的生命周期發(fā)生了變化，本來應(yīng)該是最早析構(gòu)的，卻等到了b和a析構(gòu)完了之后它才去析構(gòu)，所以生命周期發(fā)生了延長，但還是比最先定義出來的對(duì)象d先析構(gòu)，因?yàn)閐后于c被實(shí)例化出來

• 雖然它的生命周期發(fā)生了變化，但是作用域卻沒有發(fā)生改變，從下圖可以看出在fun()函數(shù)中訪問不到main函數(shù)中定義的對(duì)象d

3. 在一個(gè)cpp文件里面,定義了一個(gè)static類型的全局變量,下面一個(gè)正確的描述是：( )

   A. 只能在該cpp所在的編譯模塊中使用該變量
   B. 該變量的值是不可改變的
   C. 該變量不能在類的成員函數(shù)中引用
   D. 這種變量只能是基本類型(如int,char)不能是C++類類型

【答案】：A

【分析】：

• 首先那來看一下本題的代碼，定義了一個(gè)靜態(tài)的全局變量c，還有兩個(gè)類，class A 和 class B

static int c = 1;

class A {
public:
	A()
	{
		cout << "A的構(gòu)造函數(shù)" << endl;
	}

	void func()
	{
		cout << "A的成員函數(shù)" << endl;
		cout << c << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "A析構(gòu)函數(shù)" << endl;
	}
private:
	int _a = 1;
};

class B {
public:
	B()
	{
		cout << "B的構(gòu)造函數(shù)" << endl;
	}

	void func()
	{
		cout << "B的成員函數(shù)" << endl;
	}

	~B()
	{
		cout << "B析構(gòu)函數(shù)" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};

• 然后通過一些測(cè)試看到，靜態(tài)全局變量是可以更改的，而且可以在類的成員函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用，并且看大這個(gè) static B b就可以知道其也可以為自定義類型即C++的類類型

• 但是對(duì)于A選項(xiàng)確實(shí)就是這樣，涉及到一些鏈接屬性的解析，可以看看這篇文章

【總結(jié)一下】：

• 做了上面的三題，我們來總結(jié)一下：
  • 對(duì)于static修飾的成員變量，存放在靜態(tài)區(qū)，而不在棧區(qū)，是不屬于當(dāng)前類的，因此需要在類外初始化
  • 對(duì)于static修飾的局部變量，其生命周期會(huì)延長，但作用域不會(huì)發(fā)生變化
  • 對(duì)于static修飾的全局變量，只在當(dāng)前編譯模塊中（即當(dāng)前文件內(nèi)）生效，其他文件不可訪問。因此其作用域發(fā)生了變化，但是生命周期沒有變化（從定義到結(jié)束都不會(huì)被釋放）

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-424045.html

到了這里，關(guān)于C++ | 說說類中的static成員的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！