静态变量
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C++类中静态变量和静态方法
静态成员的提出是为了解决数据共享的问题。实现共享有许多方法，如：设置全局性的变量或对象是一种方法。但是，全局变量或对象是有局限性的。这一章里，我们主要讲述类的静态成员来实现数据的共享。
静态数据成员
在类中，静态成员可以实现多个对象之间的数据共享，并且使用静态数据成员还不会破坏隐藏的原则，即保证了安全性。因此，静态成员是类的所有对象中共享的成员，而不是某个对象的成员。
使用静态数据成员可以节省内存，因为它是所有对象所公有的，因此，对多个对象来说，静态数据成员只存储一处，供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样，但它的值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次，保证所有对象存取更新后的相同的值，这样可以提高时间效率。
静态数据成员的使用方法和注意事项如下：
1、静态数据成员在定义或说明时前面加关键字static。//静态变量的定义
2、静态成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式如下：
<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值> //静态变量的初始化
这表明：
(1) 初始化在类体外进行，而前面不加static，（这点需要注意）以免与一般静态变量或对象相混淆。
(2) 初始化时不加该成员的访问权限控制符private，public等。
(3) 初始化时使用作用域运算符来标明它所属类，因此，静态数据成员是类的成员，而不是对象的成员。
3、静态数据成员是静态存储的，它是静态生存期，必须对它进行初始化。
4、引用静态数据成员时，采用如下格式：
<类名>::<静态成员名> //静态变量的使用方式
如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员)，可在程序中，按上述格式来引用静态数据成员。
下面举一例子，说明静态数据成员的应用：
1 class StaticTest
2 {
3 public:
4 StaticTest(int a, int b, int c);
5 void GetNumber();
6 void GetSum();
7 static void f1(StaticTest &s);
8 private:
9 int A, B, C;
10 static int Sum;
11 };
12
13
14
15 #include "StaticTest.h"
16 #include <iOStream>
17 using namespace std;
18
19 int StaticTest::Sum = 0;//静态成员在此初始化
20
21 StaticTest::StaticTest(int a, int b, int c)
22 {
23 A = a;
24 B = b;
25 C = c;
26 Sum += A + B + C;
27 }
28
29 void StaticTest::GetNumber()
30 {
31 cout << "Number = " << endl;
32 }
33
34 void StaticTest::GetSum()
35 {
36 cout << "Sum = " << Sum <<endl;
37 }
38
39 void StaticTest::f1(StaticTest &s)
40 {
41
42 cout << s.A << endl;//静态方法不能直接调用一般成员，可以通过对象引用实现调用
43 cout << Sum <<endl;
44 }
45
46 #include "StaticTest.h"
47 #include <stdlib.h>
48
49
50 int main(void)
51 {
52 StaticTest M(3, 7, 10), N(14, 9, 11);
53 M.GetNumber();
54 N.GetSum();
55 M.GetNumber();
56 N.GetSum();
57 StaticTest::f1(M);
58 system("pause");
59 return 0;
60 }
注意，static成员的初始化要在实现中进行，不能在头文件进行。
从输出结果可以看到Sum的值对M对象和对N对象都是相等的。这是因为在初始化M对象时，将M对象的三个int型数据成员的值求和后赋给了Sum，于是Sum保存了该值。在初始化N对象时，对将N对象的三个int型数据成员的值求和后又加到Sum已有的值上，于是Sum将保存另后的值。所以，不论是通过对象M还是通过对象N来引用的值都是一样的，即为54，s.A=3。
静态成员函数
静态成员函数和静态数据成员一样，它们都属于类的静态成员，它们都不是对象成员。因此，对静态成员的引用不需要用对象名。
在静态成员函数的实现中不能直接引用类中说明的非静态成员，可以引用类中说明的静态成员（这点非常重要）。如果静态成员函数中要引用非静态成员时，可通过对象来引用。从中可看出，调用静态成员函数使用如下格式：<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>);
- 对象与对象之间的成员变量是相互独立的。要想共用数据，则需要使用静态成员和静态方法。
- 只要在类中声明静态成员变量，即使不定义对象，也可以为静态成员变量分配空间，进而可以使用静态成员变量。（因为静态成员变量在对象创建之前就已经被分配了内存空间）
- 静态成员变量虽然在类中，但它并不是随对象的建立而分配空间的，也不是随对象的撤销而释放（一般的成员在对象建立时会分配空间，在对象撤销时会释放）。静态成员变量是在程序编译时分配空间，而在程序结束时释放空间。
- 静态成员的定义和声明要加个关键static。静态成员可以通过双冒号来使用，即<类名>::<静态成员名>。
- 初始化静态成员变量要在类的外面进行。初始化的格式如下：数据类型 类名::静态成员变量名 = 初值；
- 不能用参数初始化表，对静态成员变量进行初始化。
- 既可以通过类名来对静态成员变量进行引用，也可以通过对象名来对静态成员变量进行引用。
- 普通成员函数和静态成员函数的区别是:普通成员函数在参数传递时编译器会隐藏地传递一个this指针.通过this指针来确定调用类产生的哪个对象;但是静态成员函数没有this指针,不知道应该访问哪个对象中的数据,所以在程序中不可以用静态成员函数访问类中的普通变量.
下面通过几个例子来总结静态成员变量和静态成员函数的使用规则。
一、通过类名调用静态成员函数和非静态成员函数
1 //例子一：通过类名调用静态成员函数和非静态成员函数
2 class Point{
3 public:
4 void init()
5 {}
6
7 static void output()
8 {}
9 };
10
11 void main()
12 {
13 Point::init();
14 Point::output();
15 }
编译出错：错误 1 ERROR C2352: “Point::init”: 非静态成员函数的非法调用
结论一：不能通过类名来调用类的非静态成员函数
二、通过类的对象调用静态成员函数和非静态成员函数
1 //例子二：通过类的对象调用静态成员函数和非静态成员函数
2 class Point{
3 public:
4 void init()
5 {
6 }
7
8 static void output()
9 {}
10 };
11
12 void main()
13 {
14 Point pt;
15 pt.init();
16 pt.output();
17 }
编译通过。
结论二：类的对象可以使用静态成员函数和非静态成员函数。
三、在类的静态成员函数中使用类的非静态成员
1 //例子三：在类的静态成员函数中使用类的非静态成员
2 #include <iostream>
3 using namespace std;
4
5 class Point{
6 public:
7 void init()
8 {
9 }
10 static void output()
11 {
12 cout << "m_x=" << m_x << endl;
13 }
14 private:
15 int m_x;
16 };
17 void main()
18 {
19 Point pt;
20 pt.output();
21 }
编译出错：intelliSense: 非静态成员引用必须与特定对象相对
因为静态成员函数属于整个类，在类实例化对象之前就已经分配空间了，而类的非静态成员必须在类实例化对象后才有内存空间，所以这个调用就会出错，就好比没有声明一个变量却提前使用它一样。
结论三：静态成员函数中不能引用非静态成员。
四、在类的非静态成员函数中使用类的静态成员
1 //例子四：在类的非静态成员函数中使用类的静态成员
2 #include <iostream>
3 using namespace std;
4
5 class Point{
6 public:
7 void init()
8 {
9 output();
10 }
11 static void output()
12 {
13 }
14 private:
15 int m_x;
16 };
17 void main()
18 {
19 Point pt;
20 pt.init();
21 }
编译通过。
结论四：类的非静态成员可以调用静态成员函数，但反之不能。
五、使用类的静态成员变量
1 //例子五：使用类的静态成员变量
2 #include <iostream>
3 using namespace std;
4
5 class Point{
6 public:
7 Point()
8 {
9 m_nPointCount++;
10 }
11 ~Point()
12 {
13 m_nPointCount++;
14 }
15 static void output()
16 {
17 cout << "m_nPointCount=" << m_nPointCount << endl;
18 }
19 private:
20 static int m_nPointCount;
21 };
22
23 void main()
24 {
25 Point pt;
26 pt.output();
27 }
链接出错：error LNK2001: 无法解析的外部符号 "private: static int Point::m_nPointCount" (?m_nPointCount@Point@@0HA)
这是因为类的成员变量在使用前必须先初始化。
改成如下代码即可：
1 #include <iostream>
2 using namespace std;
3
4 class Point{
5 public:
6 Point()
7 {
8 m_nPointCount++;
9 }
10 ~Point()
11 {
12 m_nPointCount++;
13 }
14 static void output()
15 {
16 cout << "m_nPointCount=" << m_nPointCount << endl;
17 }
18 private:
19 static int m_nPointCount;
20 };
21
22 //类外初始化静态成员变量时，不用带static关键字
23 int Point::m_nPointCount = 0;
24 void main()
25 {
26 Point pt;
27 pt.output();
28 }
运行结果：
结论五：类的静态成员变量必须先初始化再使用。
静态变量
存储方式
静态存储方式：所谓静态存储方式是指在程序运行器件分配固定的存储空间的方式。静态存储变量通常是在变量定义时就分定存储单元并一直保持不变，直至整个程序结束。全局变量即属于此类存储方式。
动态存储方式：是在程序执行过程中，使用它时才分配存储单元，使用完毕立即释放。典型的例子是函数的形式参数，在函数定义时并不给形参分配存储单元，只是在函数调用时，才予以分配，调用函数完毕立即释放。
静态存储变量是一致存在的，而动态存储变量则时而存在时而消失。通常把由于变量存储方式不同而产生的特性称为变量的生存期。
静态变量
静态局部变量：
（1）静态局部变量在函数内定义，但不像自动变量（不作专门说明的局部变量，均是自动变量）那样，当调用时就存在，退出函数时就消失。静态局部变量始终存在着，也就是说它的生存期为整个源程序。
（2）静态局部变量的生存期虽然为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，即只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。
（3）对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值，则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值，则其值是不定的。
结论：根据静态局部变量的特点， 可以看出它是一种生存期为整个源文件的量。虽然离开定义它的函数后不能使用，但如再次调用定义它的函数时，它又可继续使用， 而且保存了前次被调用后留下的值。 因此，当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时，可考虑采用静态局部变量。虽然用全局变量也可以达到上述目的，但全局变量有时会造成意外的副作用，因此仍以采用局部静态变量为宜。
举例说明：
1 #include<stdio.h>
2 int fun(int n)
3 {
4 static int f=1;
5 f=f*n;
6 return f;
7 }
8 void main()
9 {
10 int i;
11 for(i=1;i<=5;i++)
12 printf("fun(%d)=%d\n",i,fun(i));
13 }
运行结果：
说明f在加了static的类型限制之后，就相当于全局变量，函数调用完了之后，修改过的f的值仍然是有效的（即这个程序相当于求i的阶乘了）。
静态全局变量：
全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static 就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式， 静态全局变量当然也是静态存储方式。 这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别虽在于非静态全局变量的作用域是整个源程序， 当一个源程序由多个源文件组成时，非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 而静态全局变量则限制了其作用域， 即只在定义该变量的源文件内有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内，只能为该源文件内的函数公用， 因此可以避免在其它源文件中引起错误。
从以上分析可以看出， 把局部变量改变为静态局部变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态全局变量后是改变了它的作用域， 限制了它的使用范围。因此static 这个说明符在不同的地方所起的作用是不同的。应予以注意。
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