C/C++的static关键字作用

一、限制符号的作用域只在本程序文件

  • 若变量或函数(统称符号)使用static修饰,则只能在本程序文件内使用,其他程序文件不能调用(非static的可以通过extern 关键字声明该变量是在其他文件内定义的,此文件可调用)。不加static修饰的,则默认是可以被其他程序文件调用的。
  • 本程序文件内的非static函数也可以随意调用static的变量和函数。只是限制了外部程序文件的函数不能调用。

原理:默认的变量和函数名(统一称为符号)在编译成汇编代码.s文件时,会有.globl func_name,.globl指示告诉汇编器,func_name这个符号要被链接器用到(汇编文件在经过汇编器处理成二进制的.o文件时,符号会被变量或函数实际的地址值代替),所以要在目标文件的符号表中标记它是一个全局符号。如果一个符号没有用.globl声明,就表示这个符号不会被链接器用到。而static关键字修饰的符号在编译成汇编代码.s文件时,就不会被.globl声明,因此不会参与后序链接就不会被其他程序文件调用到。
(不同程序文件的函数变量互相调用是在链接各个.o文件步骤后进行的,前面预编译、编译、汇编步骤都是对单个程序文件进行操作)

二、指定变量的存储位置

  • 对于函数内的变量。auto变量(函数局部变量)都是在栈内存区存放,函数结束后就自动释放。但是全局的和函数内定义的static变量都是存放在数据区的,且只存一份,只在整个程序结束后才自动释放。
  • 由于static变量只存一份即同一地址,所以不管函数调用多少次,函数内定义static变量的语句只会在第一次调用时执行,后面调用都不执行也不再初始化,而是对该地址内的数据进行操作。
#include<iostream>
using namespace std;
void test()
{
    static int a = 1;
    a++;
    cout << a << endl;
    cout << &a << endl;
}
int main
{
    test();
    test();
    test();
    test();
}

输出:
2
00C90008
3
00C90008
4
00C90008
5
00C90008
//可见地址只有一个

三、C++类的静态成员变量

  • 是属于类,而不属于某个实例对象,因此也只有一个地址保存一份数据存放于数据区。在类中只是声明,并不是定义,因此不分配内存,对类用sizeof求大小也不会将static变量得大小加入。
  • 必须在类声明的外部,以及main()函数的外部,也就是全部变量区域对类的static成员变量再次定义(定以后才分配唯一内存,此时该类静态成员变量相当于是全局的静态变量了,只是调用的时候要使用类名加::)。若只定义不赋值初始化,则默认初始化为0。
  • public的静态数据成员既可以通过类名引用,也可以通过对象名引用(会自动转换成类名引用)。

四、C++类的静态成员函数

  • 只能调用本类的静态成员变量或函数,不能调用本类的非静态成员函数和变量。因为非静态成员函数和变量在类成员函数中调用时,都是由形参中隐含一个指向当前实例对象的this指针来调用。然而静态成员函数没有这个this形参。
#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
private:
    int a;
    static int sa;
public:
    void show()
    {
        cout << sa++ << endl;
    }
    static void s_show()
    {
        //cout << a << endl; //报错,静态成员函数不能调用非静态成员变量。无法使用this.a
        cout << sa << endl;
        //show();  //报错,静态成员函数不能调用非静态成员函数。无法使用this.show()
    }
};
int A::sa = 1;  //只在定义时可以不受private的限制,可以用类名调用私有成员。其他时候不行
                //若不赋初值,则默认初始化赋值0

int main()
{
    cout << sizeof(A) << endl;      //输出结果为4,并不是8,因为static成员变量不占用类的大小,
                                    //在类中只是声明,而在类外定义并分配内存
    //cout << A::sa << endl;    //sa是private私有成员,不能用类名来访问
    A ca;
    ca.show();
    A::s_show();
}
输出:
4
1
2
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