static的三种用法

2024-06-22 09:58
文章标签 static 用法 三种

本文主要是介绍static的三种用法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

在C语言中,static的字面意思很容易把我们导入歧途,其实它的作用有三条。

(1)先来介绍它的第一条也是最重要的一条:隐藏。

当我们同时编译多个文件时,所有未加static前缀的全局变量函数都具有全局可见性(这里的全局可见性是针对于整个工程的,而不是某个.c源文件)。为理解这句话,我举例来说明。我们要同时编译两个源文件,一个是a.c,另一个是main.c。

下面是a.c的内容

char a = 'A'// global variable
void msg() 
{
    printf(
"Hello\n"); 
}
 

下面是main.c的内容

int main(void)
{    
    
extern char a;    // extern variable must be declared before use
    printf("%c ", a);
    (
void)msg();
    
return 0;
}
 

程序的运行结果是:

A Hello

你可能会问:为什么在a.c中定义的全局变量a和函数msg能在main.c中使用?前面说过,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性,其它的源文件也能访问。此例中,a是全局变量,msg是函数,并且都没有加static前缀,因此对于另外的源文件main.c是可见的。

如果加了static,就会对其它源文件隐藏。例如在a和msg的定义前加上static,main.c就看不到它们了。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量,而不必担心命名冲突。Static可以用作函数和变量的前缀,对于函数来讲,static的作用仅限于隐藏,而对于变量,static还有下面两个作用。

2static的第二个作用是保持变量内容的持久。存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和static变量,只不过和全局变量比起来,static可以控制变量的可见范围,说到底static还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见,但我还是举一个例子。
#include <stdio.h>

int fun(void){
    
static int count = 10;    // 事实上此赋值语句从来没有执行过
    return count--;
}

int count = 1;

int main(void)
{    
    printf(
"global\t\tlocal static\n");
    
for(; count <= 10++count)
        printf(
"%d\t\t%d\n", count, fun());    
    
    
return 0;
}
 

程序的运行结果是:

global          local static

1               10

2               9

3               8

4               7

5               6

6               5

7               4

8               3

9               2

10              1

 

(3)static的第三个作用是默认初始化为0。其实全局变量也具备这一属性,因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区,内存中所有的字节默认值都是0x00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵,我们可以一个一个地把所有元素都置0,然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的,就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用,但又觉得每次在字符数组末尾加’\0’太麻烦。如果把字符串定义成静态的,就省去了这个麻烦,因为那里本来就是’\0’。不妨做个小实验验证一下。

#include <stdio.h>

int a;

int main(void)
{
    
int i;
    
static char str[10];

    printf(
"integer: %d;  string: (begin)%s(end)", a, str);

    
return 0;
}
程序的运行结果如下

integer: 0; string: (begin)(end)

最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏,其次因为static变量存放在静态存储区,所以它具备持久性和默认值0。

说明:同一个工程下的多个.c源文件中,如果每个源文件中的全局变量定义为static类型,那么这些全局变量时可以同名的。因为定义为static类型后,该变量就只对当前文件有效。


static的作用域

<span style="color: rgb(51, 51, 51);">一、面向过程设计中的static 1、静态全局变量 在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下: 
//Example 1#include <iostream.h>void fn();static int n; //定义静态全局变量void main()void fn() 
静态全局变量有以下特点: 
a.该变量在全局数据区分配内存; 
b.未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化); 
c.静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的; 
d.静态变量都在全局数据区分配内存,包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下图: 
代码区 
全局数据区 
堆区 
栈区 一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,</span><span style="color:#6633ff;">函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静 态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。</span><span style="color:#333333;">细心的读者可能会发现,Example 1中的代码中将 static int n; //定义静态全局变量 
改为 
int n; //定义全局变量 
程序照样正常运行。 
的确,定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享,但定义静态全局变量还有以下好处: 
静态全局变量不能被其它文件所用; 
其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突; 
您可以将上述示例代码改为如下: //Example 2//File1#include <iostream.h>void fn();static int n; //定义静态全局变量void main()//File2#include <iostream.h>extern int n;void fn() 
编译并运行Example 2,您就会发现上述代码可以分别通过编译,但运行时出现错误。 试着将 
static int n; //定义静态全局变量 
改为 
int n; //定义全局变量 
再次编译运行程序,细心体会全局变量和静态全局变量的区别。 
2、静态局部变量 在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。 我们先举一个静态局部变量的例子,如下: //Example 3#include <iostream.h>void fn();void main()void fn() 
通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。 
但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。 
静态局部变量正好可以解决这个问题。</span><span style="color:#3333ff;">静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值。</span><span style="color:#333333;"> 
静态局部变量有以下特点: 
a.该变量在全局数据区分配内存; 
b.静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化,即以后的函数调用不再进行初始化; 
c.静态局部变量一般在声明处初始化,如果没有显式初始化,会被程序自动初始化为0; 
d.</span><span style="color:#3333ff;">它始终驻留在全局数据区,直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域,当定义它的函数或语句块结束时,其作用域随之结束; </span><span style="color:#333333;">
3、静态函数 在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同,它只能在声明它的文件当中可见,不能被其它文件使用。 静态函数的例子: //Example 4#include <iostream.h>static void fn();//声明静态函数void main()void fn()//定义静态函数 
定义静态函数的好处: 
静态函数不能被其它文件所用; 
其它文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突; 
二、面向对象的static关键字(类中的static关键字) 1、静态数据成员 在类内数据成员的声明前加上关键字static,该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。 //Example 5#include <iostream.h>class Myclass;int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员Myclass::Myclass(int a,int b,int c)void Myclass::GetSum()void main() 
可以看出,静态数据成员有以下特点: 
对于非静态数据成员,每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个,静态数据成员在程序中也只有一份拷 贝,由该类型的所有对象共享访问。也就是说,静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说,静态数据成员只分配一次内存,供所有对象共 用。所以,静态数据成员的值对每个对象都是一样的,它的值可以更新; 
静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间,所以不能在类声明中定义。在Example 5中,语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员; 
静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则; 
因为静态数据成员在全局数据区分配内存,属于本类的所有对象共享,所以,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时其作用域就可见,即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它; 
静态数据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为: 
<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值> 
类的静态数据成员有两种访问形式: 
<类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名> 
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 ; 
静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类,每个实例的利息都是相同的。所以,应该把利息设为存款类的静态数据成员。这 有两个好处,第一,不管定义多少个存款类对象,利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存,所以节省存储空间。第二,一旦利息需要改变时,只要改变一次, 则所有存款类对象的利息全改变过来了; 
同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势: 
静态数据成员没有进入程序的全局名字空间,因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性; 
可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员,而全局变量不能; 2、静态成员函数 
与静态数据成员一样,我们也可以创建一个静态成员函数,它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样,都是类的内部 实现,属于类定义的一部分。 普通的成员函数一般都隐含了一个this指针,this指针指向类的对象本身,因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下,this 是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比,静态成员函数由于不是与任何的对象相联系,因此它不具有this指 针。从这个意义上讲,它无法访问属于类对象的非静态数据成员,也无法访问非静态成员函数,它只能调用其余的静态成员函数。 下面举个静态成员函数的例子。 //Example 6#include <iostream.h>class Myclass;int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员Myclass::Myclass(int a,int b,int c)void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现void main() 关于静态成员函数,可以总结为以下几点: 
出现在类体外的函数定义不能指定关键字static; 
静态成员之间可以相互访问,包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数; 
非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员; 
静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员; 
由于没有this指针的额外开销,因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长; 
调用静态成员函数,可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数,也可以直接使用如下格式: 
<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>) 
调用类的静态成员函数。 </span>


这篇关于static的三种用法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1083967

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