static

`static` 在 C++ 中的各种用法

以下是 static 的主要用法，包括静态变量、静态全局变量、静态局部变量、静态函数、静态成员函数和静态成员变量的详细说明。

#include <iostream>
#include <string>

// 1. 静态全局变量（文件作用域）
static int globalCount = 0; // 仅当前文件可见

// 2. 普通全局变量（对比）
int nonStaticGlobal = 0; // 其他文件可通过 extern 访问

// 3. 静态函数（文件作用域）
static void incrementGlobalCount() {
    globalCount++;
    std::cout << "Static globalCount: " << globalCount << "\n";
}

class MyClass
{
private:
    // 4. 静态成员变量
    static int staticMemberCount; // 共享于所有对象
    int instanceCount;

public:
    MyClass(int count) : instanceCount(count)
    {
        staticMemberCount++;
    }
    // 5. 静态成员函数
    static int getStaticMemberCount() 
    {
        return staticMemberCount; // 只能访问静态成员
    }

    int getInstanceCount() const {
    return instanceCount;
}

// 6. 静态局部变量（示例）
    void demonstrateStaticLocal()
    {
        static int localStaticVar = 0; // 仅初始化一次，保留值
        localStaticVar++;
        std::cout << "Static local variable: " << localStaticVar << "\n";
    }
};

// 静态成员变量的定义（必须在类外定义）
int MyClass::staticMemberCount = 0;

    int main() 
{
    // 测试静态全局变量
    incrementGlobalCount(); // 输出 1
    incrementGlobalCount(); // 输出 2
    // 测试静态成员变量和静态成员函数
    MyClass obj1(10);
    MyClass obj2(20);
    std::cout << "Static member count: " << MyClass::getStaticMemberCount() << "\n"; // 输出 2
    std::cout << "Instance count obj1: " << obj1.getInstanceCount() << "\n"; // 输出 10
    std::cout << "Instance count obj2: " << obj2.getInstanceCount() << "\n"; // 输出 20

    // 测试静态局部变量
    obj1.demonstrateStaticLocal(); // 输出 1
    obj2.demonstrateStaticLocal(); // 输出 2

    return 0;
}

1. 静态全局变量

定义：在文件作用域中声明的全局变量，前面加 static。
作用：
- 限制变量的链接性为内部链接（internal linkage），仅在当前翻译单元（源文件）可见。
- 其他源文件无法通过 extern 访问。
特点：
- 初始化只发生一次，生命周期为整个程序运行期间。
- 默认初始化为 0（如果未显式初始化）。

示例：

1	static int globalCount = 0; // 仅当前文件可见

对比普通全局变量：

1	int nonStaticGlobal = 0; // 可被其他文件通过 extern 访问

2. 静态局部变量

定义：在函数或块作用域内声明的变量，前面加 static。
作用：
- 变量只初始化一次，之后保留其值。
- 生命周期为整个程序运行期间，但作用域仅限于声明的块。
特点：
- 默认初始化为 0（如果未显式初始化）。
- C++11 及以后，静态局部变量的初始化是线程安全的

示例：

void demonstrateStaticLocal() {
    static int localStaticVar = 0; // 仅初始化一次
    localStaticVar++;
    std::cout << localStaticVar << "\n"; // 每次调用递增
}

调用两次，输出 1 和 2。

3. 静态函数

定义：在文件作用域中声明的函数，前面加 static。
作用：
- 限制函数的链接性为内部链接，仅在当前翻译单元可见。
- 防止其他源文件通过 extern 调用。
特点：
- 用于封装文件内部的辅助函数，类似于静态全局变量的限制。

示例：

static void incrementGlobalCount() {
    globalCount++;
    std::cout << "Static globalCount: " << globalCount << "\n";
}

4. 静态成员变量

定义：在类中声明的成员变量，前面加 static。
作用：
- 所有类对象共享同一份静态成员变量。
- 不属于某个具体对象，而是属于类本身。
特点：
- 必须在类外定义并初始化（通常在源文件中）。
- 生命周期为整个程序运行期间。
- 可通过类名直接访问（如 MyClass::staticMemberCount）。

示例：

class MyClass {
private:
    static int staticMemberCount; // 声明
};
int MyClass::staticMemberCount = 0; // 定义并初始化

5. 静态成员函数

定义：在类中声明的成员函数，前面加 static。
作用：
- 不依赖于类的具体对象，只能访问类的静态成员（变量或函数），无法访问非静态成员函数和成员。
- 可通过类名直接调用（如 MyClass::getStaticMemberCount()）。
特点：
- 没有隐式的 this 指针，因为不绑定到任何对象。
- 常用于访问或操作静态成员变量。

示例：

class MyClass {
public:
    static int getStaticMemberCount() {
        return staticMemberCount; // 访问静态成员
    }
};

6. 注意事项与总结

生命周期与作用域：
- 所有 static 变量（全局、局部、成员）的生命周期都是程序运行期间。
- 作用域取决于声明位置（文件、函数、类）。
线程安全：
- 静态局部变量在 C++11 及以后初始化是线程安全的。
- 静态全局变量和静态成员变量的访问需开发者自行确保线程安全。
内存管理：
- 静态变量存储在数据段（.data 或 .bss），非堆或栈。
- 无需手动释放，程序结束时由系统自动回收。
与上下文的联系：
- 静态局部变量的线程安全特性在单例模式（如 Meyers’ Singleton）中非常有用
- 静态成员变量类似于饿汉式单例的预加载机制（程序启动时初始化）。

static 在 C++ 中的各种用法

1. 静态全局变量

2. 静态局部变量

3. 静态函数

4. 静态成员变量

5. 静态成员函数

6. 注意事项与总结

`static` 在 C++ 中的各种用法