「C++ 类和对象篇 12」static成员

一、static成员是什么？

二、为什么需要static成员？

三、怎么使用static成员？

1. 定义static成员变量

2. 定义static成员函数

3. 访问static成员

四、特性

【面试题】

【总结】

一、static成员是什么？

被static修饰的类成员称为类的静态成员：用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量；用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数。

二、为什么需要static成员？

我们如何能快速的知道一个类有多少个对象？其中一个方法就是通过static成员来计算：
//我们如何能快速的知道一个类有多少个对象？其中一个方法就是通过static成员来计算：
#include<iostream>
using std::cin; using std::cout; using std::endl;class A{
public:A(){count++;}A(const A& a){count++;}void PrintC(){cout << count << endl;}
private:static int count;
};int A::count = 0;int main()
{A a, b;A c(a);a.PrintC();  // 结果为3。return 0;
}
从以上例子可看出，static成员的一个作用是作为计数器或标志，static成员变量可以用作类的计数器或标志，以跟踪类的实例数量或记录某些类级别的状态。

static成员的作用：

共享数据：static成员变量是类的所有实例共享的，它们在所有类的实例之间保持一致。这意味着无论创建多少个类的实例，它们都共享相同的static成员变量。这对于需要在类的所有实例之间共享数据的情况非常有用。

类级别操作：static成员函数是类的成员函数，而不是实例的成员函数。它们可以在没有类实例的情况下被调用，因为它们不依赖于任何特定的实例数据。这使得它们能够执行类级别的操作，例如访问和修改只与类有关的数据（例如类的计数器）。

避免重复定义：static成员变量和函数可以用来避免重复定义。它们只在类的定义文件中声明一次，而不是在每个实例中定义。

实现单例模式：static成员在实现单例设计模式时非常有用。单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。这通常是通过使用static成员（如静态实例指针和静态获取实例的方法）来实现的。

三、怎么使用static成员？

1. 定义static成员变量

以下是定义static成员变量的步骤和示例：

在类声明中声明static成员变量。(类内要写static)

在类外部使用类名加作用域限定符::来初始化、访问和修改static成员变量。(类外不需要写static)
class A{
private:static int count;
};int A::count = 0;

2. 定义static成员函数

static成员函数可以将声明和定义都写在类中；也可以将声明和定义分离，在类外定义函数体。

eg1. 将声明和定义都写在类中：
class A{
public:static void PC(){cout << 1 << endl;}
};
eg2. 声明和定义分离：
class A{
public:static void P();
};void A::P() // 在类外定义时不需要写static
{cout << count << endl;
}
对于比较短的函数可以直接在类中定义，且在static后加上inline使其成为内联函数。

3. 访问static成员

类静态成员可用类名::静态成员或者对象.静态成员来访问：

class A{
public:static void P1(){cout << 1 << endl;}static int a;
};int A::a = 0;int main()
{// 静态成员可以直接不创建对象直接通过类来访问：A::a = 1;A::P1();// 静态成员也可以通过对象来访问：A b;b.P1();b.a;return 0;
}

四、特性

静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，存放在静态区。
静态成员变量必须在类外定义，初始化也需要在类外完成，定义时不添加static关键字，类中只是声明。
可以直接使用类名调用静态成员函数，而不需要创建类的实例。
类静态成员可用类名::静态成员或者对象.静态成员来访问。
静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员。
静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制。

7.  静态成员函数无法调用非静态成员。

       非静态成员变量或非静态成员函数是属于类的实例的，需要通过实例对象来访问，但是静态成员函数中没有隐式的指向实例对象的this指针，故静态成员函数不可调用非静态成员函数：

        如果静态成员函数需要访问非静态成员，可以考虑将非静态成员作为参数传入静态成员函数中。