tatic函數與普通函數的區別

時間：2023-02-11 11:03:00 筆試題目

tatic函數與普通函數的區別

　　只在當前源文件中使用的函數應該說明為內部函數(static)，內部函數應該在當前源文件中說明和定義。對于可在當前源文件以外使用的函數，應該在一個頭文件中說明，要使用這些函數的源文件要包含這個頭文件。
拓展閱讀：

　　C++中

　　C#與C++的static有兩種用法：面向過程程序設計中的static和面向對象程序設計中的static。前者應用于普通變量和函數，不涉及類;后者主要說明static在類中的作用。[1]

　　面向過程

　　靜態全局變量

　　在全局變量前，加上關鍵字static，該變量就被定義成為一個靜態全局變量。　　該變量在全局數據區分配內存;

　　未經初始化的靜態全局變量會被程序自動初始化為0(在函數體內聲明的自動變量的值是隨機的，除非它被顯式初始化，而在函數體外被聲明的自動變量也會被初始化為0);

　　靜態全局變量在聲明它的整個文件都是可見的，而在文件之外是不可見的;

　　靜態變量都在全局數據區分配內存，包括后面將要提到的靜態局部變量。對于一個完整的程序，在內存中的分布情況如下圖：

　　代碼區 //low address全局數據區堆區棧區 //high address

　　一般程序把新產生的動態數據存放在堆區，函數內部的自動變量存放在棧區。自動變量一般會隨著函數的退出而釋放空間，靜態數據(即使是函數內部的靜態局部變量)也存放在全局數據區。全局數據區的數據并不會因為函數的退出而釋放空間。細心的讀者可能會發現，Example 1中的代碼中將

　　static int n; //定義靜態全局變量

　　改為

　　int n; //定義全局變量

　　程序照樣正常運行。

　　的確，定義全局變量就可以實現變量在文件中的共享，但定義靜態全局變量還有以下好處：

　　靜態全局變量不能被其它文件所用;

　　其它文件中可以定義相同名字的變量，不會發生沖突;

　　注意：全局變量和全局靜態變量的區別

　　1)全局變量是不顯式用static修飾的全局變量，全局變量默認是有外部鏈接性的，作用域是整個工程，在一個文件內定義的全局變量，在另一個文件中，通過extern 全局變量名的聲明，就可以使用全局變量。

　　2)全局靜態變量是顯式用static修飾的全局變量，作用域是聲明此變量所在的文件，其他的文件即使用extern聲明也不能使用。

　　靜態局部變量

　　在局部變量前，加上關鍵字static，該變量就被定義成為一個靜態局部變量。

　　通常，在函數體內定義了一個變量，每當程序運行到該語句時都會給該局部變量分配棧內存。但隨著程序退出函數體，系統就會收回棧內存，局部變量也相應失效。

　　但有時候我們需要在兩次調用之間對變量的值進行保存。通常的想法是定義一個全局變量來實現。但這樣一來，變量已經不再屬于函數本身了，不再僅受函數的控制，給程序的維護帶來不便。

　　靜態局部變量正好可以解決這個問題。靜態局部變量保存在全局數據區，而不是保存在棧中，每次的值保持到下一次調用，直到下次賦新值。

　　靜態局部變量有以下特點：

　　該變量在全局數據區分配內存;

　　靜態局部變量在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化，即以后的函數調用不再進行初始化;

　　靜態局部變量一般在聲明處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程序自動初始化為0;

　　它始終駐留在全局數據區，直到程序運行結束。但其作用域為局部作用域，當定義它的函數或語句塊結束時，其作用域隨之結束;

　　靜態函數

　　在函數的返回類型前加上static關鍵字，函數即被定義為靜態函數。靜態函數與普通函數不同，它只能在聲明它的文件當中可見，不能被其它文件使用。

　　定義靜態函數的好處：

　　靜態函數不能被其它文件所用;

　　其它文件中可以定義相同名字的函數，不會發生沖突;

　　面向對象

　　(類中的static關鍵字)

　　靜態數據成員

　　在類內數據成員的聲明前加上關鍵字static，該數據成員就是類內的靜態數據成員。　　可以看出，靜態數據成員有以下特點：

　　對于非靜態數據成員，每個類對象都有自己的拷貝。而靜態數據成員被當作是類的成員。無論這個類的對象被定義了多少個，靜態數據成員在程序中也只有一份拷貝，由該類型的所有對象共享訪問。也就是說，靜態數據成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說，靜態數據成員只分配一次內存，供所有對象共用。所以，靜態數據成員的值對每個對象都是一樣的，它的值可以更新;

　　靜態數據成員存儲在全局數據區。靜態數據成員定義時要分配空間，所以不能在類聲明中定義。在Example 5中，語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態數據成員;

　　靜態數據成員和普通數據成員一樣遵從public,protected,private訪問規則;

　　因為靜態數據成員在全局數據區分配內存，屬于本類的所有對象共享，所以，它不屬于特定的類對象，在沒有產生類對象時其作用域就可見，即在沒有產生類的實例時，我們就可以操作它;

　　靜態數據成員初始化與一般數據成員初始化不同。靜態數據成員初始化的格式為：

　　<;數據類型><;類名>::<;靜態數據成員名>=<;值>

　　類的靜態數據成員有兩種訪問形式：

　　<;類對象名>.<;靜態數據成員名> 或 <;類類型名>::<;靜態數據成員名>

　　如果靜態數據成員的訪問權限允許的話(即public的成員)，可在程序中，按上述格式來引用靜態數據成員 ;

　　靜態數據成員主要用在各個對象都有相同的某項屬性的時候。比如對于一個存款類，每個實例的利息都是相同的。所以，應該把利息設為存款類的靜態數據成員。這有兩個好處，第一，不管定義多少個存款類對象，利息數據成員都共享分配在全局數據區的內存，所以節省存儲空間。第二，一旦利息需要改變時，只要改變一次，則所有存款類對象的利息全改變過來了;

　　同全局變量相比，使用靜態數據成員有兩個優勢：

　　靜態數據成員沒有進入程序的全局名字空間，因此不存在與程序中其它全局名字沖突的可能性;

　　可以實現信息隱藏。靜態數據成員可以是private成員，而全局變量不能;

　　靜態成員函數

　　與靜態數據成員一樣，我們也可以創建一個靜態成員函數，它為類的全部服務而不是為某一個類的具體對象服務。靜態成員函數與靜態數據成員一樣，都是類的內部實現，屬于類定義的一部分。普通的成員函數一般都隱含了一個this指針，this指針指向類的對象本身，因為普通成員函數總是具體的屬于某個類的具體對象的。通常情況下，this 是缺省的。如函數fn()實際上是this->fn()。但是與普通函數相比，靜態成員函數由于不是與任何的對象相聯系，因此它不具有this指針。從這個意義上講，它無法訪問屬于類對象的非靜態數據成員，也無法訪問非靜態成員函數，它只能調用其余的靜態成員函數。　　關于靜態成員函數，可以總結為以下幾點：

　　出現在類體外的函數定義不能指定關鍵字static;

　　靜態成員之間可以相互訪問，包括靜態成員函數訪問靜態數據成員和訪問靜態成員函數;

　　非靜態成員函數可以任意地訪問靜態成員函數和靜態數據成員;

　　靜態成員函數不能訪問非靜態成員函數和非靜態數據成員;

　　由于沒有this指針的額外開銷，因此靜態成員函數與類的全局函數相比速度上會有少許的增長;

　　調用靜態成員函數，可以用成員訪問操作符(.)和(->;)為一個類的對象或指向類對象的指針調用靜態成員函數，也可以直接使用如下格式：

　　<;類名>::<;靜態成員函數名>;(<;參數表>;)

　　調用類的靜態成員函數。

　　作用

　　static靜態變量聲明符。在聲明它的程序塊，子程序塊或函數內部有效，值保持，在整個程序期間分配存儲器空間，編譯器默認值0。

　　是C++中很常用的修飾符，它被用來控制變量的存儲方式和可見性。

　　為什么要引入static

　　函數內部定義的變量，在程序執行到它的定義處時，編譯器為它在棧上分配空間，大家知道，函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時會釋放掉，這樣就產生了一個問題：如果想將函數中此變量的值保存至下一次調用時，如何實現? 最容易想到的方法是定義一個全局的變量，但定義為一個全局變量有許多缺點，最明顯的缺點是破壞了此變量的訪問范圍(使得在此函數中定義的變量，不僅僅受此函數控制)。

　　什么時候用static

　　需要一個數據對象為整個類而非某個對象服務，同時又力求不破壞類的封裝性，即要求此成員隱藏在類的內部，對外不可見。

　　內部機制

　　靜態數據成員要在程序一開始運行時就必須存在。因為函數在程序運行中被調用，所以靜態數據成員不能在任何函數內分配空間和初始化。

　　這樣，它的空間分配有三個可能的地方，一是作為類的外部接口的頭文件，那里有類聲明;二是類定義的內部實現，那里有類的成員函數定義;三是應用程序的main()函數前的全局數據聲明和定義處。

　　靜態數據成員要實際地分配空間，故不能在類的聲明中定義(只能聲明數據成員)。類聲明只聲明一個類的“尺寸和規格”，并不進行實際的內存分配，所以在類聲明中寫成定義是錯誤的。它也不能在頭文件中類聲明的外部定義，因為那會造成在多個使用該類的源文件中，對其重復定義。

　　static被引入以告知編譯器，將變量存儲在程序的靜態存儲區而非棧上空間，靜態

　　數據成員按定義出現的先后順序依次初始化，注意靜態成員嵌套時，要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

　　優勢

　　可以節省內存，因為它是所有對象所公有的，因此，對多個對象來說，靜態數據成員只存儲一處，供所有對象共用。靜態數據成員的值對每個對象都是一樣，但它的值是可以更新的。只要對靜態數據成員的值更新一次，保證所有對象存取更新后的相同的值，這樣可以提高時間效率。

　　應用格式

　　引用靜態數據成員時，采用如下格式：

　　<;類名>::<;靜態成員名>

　　如果靜態數據成員的訪問權限允許的話(即public的成員)，可在程序中，按上述格式來引用靜態數據成員。

　　注意事項

　　⑴類的靜態成員函數是屬于整個類而非類的對象，所以它沒有this指針，這就導致了它僅能訪問類的靜態數據和靜態成員函數。

　　⑵不能將靜態成員函數定義為虛函數。

　　⑶由于靜態成員聲明于類中，操作于其外，所以對其取地址操作，就多少有些特殊，變量地址是指向其數據類型的指針，函數地址類型是一個“nonmember函數指針”。

　　⑷由于靜態成員函數沒有this指針，所以就差不多等同于nonmember函數，結果就產生了一個意想不到的好處：成為一個callback函數，使得我們得以將C++和C-based X Window系統結合，同時也成功的應用于線程函數身上。

　　⑸static并沒有增加程序的時空開銷，相反她還縮短了子類對父類靜態成員的訪問時間，節省了子類的內存空間。

　　⑹靜態數據成員在<;定義或說明>;時前面加關鍵字static。

　　⑺靜態數據成員是靜態存儲的，所以必須對它進行初始化。

　　⑻靜態成員初始化與一般數據成員初始化不同：

　　初始化在類體外進行，而前面不加static，以免與一般靜態變量或對象相混淆;

　　初始化時不加該成員的訪問權限控制符private，public等;

　　初始化時使用作用域運算符來標明它所屬類;

　　所以我們得出靜態數據成員初始化的格式：

　　<;數據類型><;類名>::<;靜態數據成員名>=<;值>

　　⑼為了防止父類的影響，可以在子類定義一個與父類相同的靜態變量，以屏蔽父類的影響。這里有一點需要注意：我們說靜態成員為父類和子類共享，但我們有重復定義了靜態成員，這會不會引起錯誤呢?不會，我們的編譯器采用了一種絕妙的手法：name-mangling 用以生成唯一的標志。在各通信公司的筆試面試中經常出現的考題就是static的作用及功能。

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