c++ static详细使用分析

目录

• 一.定义
• 二.各种类型分析
• 1.静态成员变量：
• 2.静态局部变量：
• 3.静态函数：
• 三.实际开发中static的用法
• 1.单例模式（Singleton Pattern）：
• 2.计数器变量：
• 3.辅助函数：
• 4.缓存数据：
• 四.static内存分配

一.定义

在C++中，static是一个关键字，用于声明静态成员、静态局部变量以及静态函数。

二.各种类型分析

1.静态成员变量：

• 静态成员变量是类的属性，它在所有类实例之间共享，只有一个副本。
• 静态成员变量在类内声明，在类外定义和初始化。

class MyClass {
public:
    static int count; // 静态成员变量声明
};
int MyClass::count = 0; // 静态成员变量定义和初始化
int main() {
    MyClass obj1;
    MyClass obj2;
    obj1.count = 2;
    javascriptcout << obj2.count; // 输出为2，因为count是静态成员变量，被所有类实例共享
    return 0;
}

2.静态局部变量：

• 静态局部变量在函数内部声明，并在程序的整个生命周期内保持其值，而不是在每次函数调用时重新初始化。
• 静态局部变量只在函数第一次被调用时初始化，之后保持其值。

void myFunction() {
    static int count = 0; // 静态局部变量
    count++;
    cout << pythoncount << endl;
}
int main() {
    myFunction(); // 输出1
    myFunction(); // 输出2
    myFunction(); // 输出3
    return 0;
}

3.静态函数：

• 静态函数是属于类的函数，不依赖于类的实例，可以直接通过类名调用。
• 静态函数不能访问非静态成员变量，只能访问静态成员变量。

class MyClass {
public:
    static void myStaticFunction() {
        cout << "This is a static function." << endl;
    }
};
int main() {
    MyClass::myStaticFunction(); // 直接通过类名调用静态函数
    return 0;
}

三.实际开发中static的用法

1.单例模式（Singleton Pattern）：

使用静态成员函数和静态成员变量创建单例类，确保只编程有一个实例存在。

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;
        return instance;
    }
    void DOSomething() {
        // ...
    }
private:
    Singleton() {} // 私有构造函数，防止外部创建实例
};
int main() {
    Singleton& obj = Singleton::getInstance();
    obj.doSomething();
    return 0;
}

2.计数器变量：

使用静态成员变量实现计数器功能，用于统计类的实例数量。

class Counter {
public:
    Counter() {
        count++;
    }
    ~Counter() {
        count--;
    }
    static int getCount() {
        return count;
    }
private:
    static int count; // 静态成员变量
};
int Counter::count = 0; // 静态成员变量初始化
int main() {
    Counter obj1;
    Counter obj2;
    cout << Counter::getCount() << endl; // 输出2
    return 0;
}

3.辅助函数：

使用静态函数作为辅助函数，不依赖于类的实例，可以直接调用。

class MathUtils {
public:
    static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};
int main() {
    int sum = MathUtils::add(5, 3); // 调用静态函数
    cout << sum << endl; // 输出8
    return 0;
}

4.缓存数据：

使用静态局部变量作为缓存，避免重复计算或频繁的资源获取操作。

int getData() {
    static int cache = fetchData(); // 静态局部变量作为缓存
    return cache;
}
int main() {
    int data = getData(); // 第一次调用需要获取数据
    data = getData(); // 后续调用直接使用缓存数据
    return 0;
}

四.static内存分配

在C++中，静态成员变量和静态局部变量的内存分配时机是不同的。

1.静态成员变量的内存分配：

• 静态成员变量在程序启动时进行内存分配，编程无论是否创建类的实例。
• 内存分配发生在程序的静态数据区（static data segment）。
• 静态成员变量的初始化在其首次使用之前进行，通常在程序启动时进行。

2.静态局部变量的内存分配：

• 静态局部变量在其所在的函数第一次被调用时进行内存分配。
• 内存分配发生在程序的静态数据区。
• 静态局部变量只在首次调用时进行初始化JVGwou，之后保持其值。

需要注意的是，静态局部变量和静态成员变量的内存分配和初始化时机是在编译时确定的，与程序的执行流程无关。静态局部变量和静态成员变量的生命周期和作用域与其所在的函数或类相关。

另外，静态局部变量和静态成员变量的作用域是在定义它们的函数或类范围内可见。静态局部变量的作用域是局部的，只在定义它们的函数内可见。而静态成员变量的作用域是类级别的，可以通过类名访问。

总结起来，静态成员变量在程序启动时进行内存分配和初始化，而静态局部变量在其所在函数第一次被调用时进行内存分配和初始化。

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