c++中static的用法詳解
C 語言的 static 關鍵字有三種（具體來說是兩種）用途：
1. 靜態區域性變數：用於函式體內部修飾變數，這種變數的生存期長於該函式。
int foo(){
static int i = 1; // note:1
//int i = 1; // note:2
i += 1;
return i;
}
要明白這個用法，我們首先要了解c/c++的記憶體分佈，以及static所在的區間。
對於一個完整的程式，在記憶體中的分佈情況如下：
- 棧區： 由編譯器自動分配釋放，像區域性變數，函式引數，都是在棧區。會隨著作用於退出而釋放空間。
- 堆區：程式設計師分配並釋放的區域，像malloc©,new(c++)
- 全域性資料區(靜態區)：全域性變數和靜態便令的儲存是放在一塊的，初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域，未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。程式結束釋放。
4.程式碼區
所以上面note:1的static是在全域性資料區分配的,那麼它存在的意思是什麼？又是什麼時候初始化的呢？
首先回答第一個問題：它存在的意義就是隨著第一次函式的呼叫而初始化，卻不隨著函式的呼叫結束而銷燬(如果把以上的note:1換成note:2,那麼i就是在棧區分配了，會隨著foo的呼叫結束而釋放)。
那麼第二個問題也就浮出水面了，它是在第一次呼叫進入note:1的時候初始化（當初面試被坑過，我居然說是一開始就初始化了，汗！！）。且只初始化一次，也就是你第二次呼叫foo(),不會繼續初始化，而會直接跳過。
那麼它跟定義一個全域性變數有什麼區別呢，同樣是初始化一次，連續呼叫foo()的結果是一樣的，但是，使用全域性變數的話，變數就不屬於函式本身了，不再僅受函式的控制，給程式的維護帶來不便。
靜態區域性變數正好可以解決這個問題。靜態區域性變數儲存在全域性資料區，而不是儲存在棧中，每次的值保持到下一次呼叫，直到下次賦新值。
那麼我們總結一下，靜態區域性變數的特點（括號內為note:2,也就是區域性變數的對比）：
（1）該變數在全域性資料區分配記憶體(區域性變數在棧區分配記憶體);
（2）靜態區域性變數在程式執行到該物件的宣告處時被首次初始化，即以後的函式呼叫不再進行初始化(區域性變數每次函式呼叫都會被初始化);
（3）靜態區域性變數一般在宣告處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程式自動初始化為0(區域性變數不會被初始化);
（4）它始終駐留在全域性資料區，直到程式執行結束。但其作用域為區域性作用域，也就是不能在函式體外面使用它(區域性變數在棧區，在函式結束後立即釋放記憶體);
2.靜態全域性變數：定義在函式體外，用於修飾全域性變數，表示該變數只在本檔案可見。
static int i = 1; //note:3
//int i = 1; //note:4
int foo()
{
i += 1;
return i;
}
note:3和note:4有什麼差異呢？你呼叫foo(),無論呼叫幾次，他們的結果都是一樣的。也就是說在本檔案內呼叫他們是完全相同的。那麼他們的區別是什麼呢？
檔案隔離！
假設我有一個檔案a.c,我們再新建一個b.c,內容如下。
//file a.c
//static int n = 15; //note:5
int n = 15; //note:6
//file b.c
#include <stdio.h>
extern int n;
void fn()
{
n++;
printf("after: %d\n",n);
}
void main()
{
printf("before: %d\n",n);
fn();
}
我們先使用note:6,也就是非靜態全域性變數，發現輸出為:
before: 15
after: 16
也就是我們的b.c通過extern使用了a.c定義的全域性變數。
那麼我們改成使用note:5,也就是使用靜態全域性變數呢？
gcc a.c b.c -o output.out
會出現類似undeference to "n"的報錯，它是找不到n的，因為static進行了檔案隔離，你是沒辦法訪問a.c定義的靜態全域性變數的，當然你用 #include “a.c”,那就不一樣了。
以上我們就可以得出靜態全域性變數的特點：
靜態全域性變數不能被其它檔案所用(全域性變數可以);
其它檔案中可以定義相同名字的變數，不會發生衝突(自然了，因為static隔離了檔案，其它檔案使用相同的名字的變數，也跟它沒關係了);
3.靜態函式：準確的說，靜態函式跟靜態全域性變數的作用類似：
//file a.c
#include <stdio.h>
void fn()
{
printf("this is non-static func in a");
}
//file b.c
#include <stdio.h>
extern void fn(); //我們用extern宣告其他檔案的fn(),供本檔案使用。
void main()
{
fn();
}
可以正常輸出：this is non-static func in a。
當給void fn()加上static的關鍵字之後呢？ undefined reference to “fn”.
所以，靜態函式的好處跟靜態全域性變數的好處就類似了：
1.靜態函式不能被其它檔案所用;
2.其它檔案中可以定義相同名字的函式，不會發生衝突;
上面一共說了三種用法，為什麼說準確來說是兩種呢？
1.一種是修飾變數，一種是修飾函式，所以說是兩種（這種解釋不多）。
2.靜態全域性變數和修飾靜態函式的作用是一樣的，一般合併為一種。（這是比較多的分法）。
C++ 語言的 static 關鍵字有二種用途：
當然以上的幾種，也可以用在c++中。還有額外的兩種用法：
1.靜態資料成員：用於修飾 class 的資料成員，即所謂“靜態成員”。這種資料成員的生存期大於 class 的物件（實體 instance）。靜態資料成員是每個 class 有一份，普通資料成員是每個 instance 有一份，因此靜態資料成員也叫做類變數，而普通資料成員也叫做例項變數。
#include<iostream>
using namespace std;
class Rectangle
{
private:
int m_w,m_h;
static int s_sum;
public:
Rectangle(int w,int h)
{
this->m_w = w;
this->m_h = h;
s_sum += (this->m_w * this->m_h);
}
void GetSum()
{
cout<<"sum = "<<s_sum<<endl;
}
};
int Rectangle::s_sum = 0; //初始化
int main()
{
cout<<"sizeof(Rectangle)="<<sizeof(Rectangle)<<endl;
Rectangle *rect1 = new Rectangle(3,4);
rect1->GetSum();
cout<<"sizeof(rect1)="<<sizeof(*rect1)<<endl;
Rectangle rect2(2,3);
rect2.GetSum();
cout<<"sizeof(rect2)="<<sizeof(rect2)<<endl;
system("pause");
return 0;
}
結果如下：
由圖可知：sizeof(Rectangle)=8bytes=sizeof(m_w)+sizeof(m_h)。也就是說 static 並不佔用Rectangle的記憶體空間。
那麼static在哪裡分配記憶體的呢？是的，全域性資料區(靜態區)。
再看看GetSum()，第一次
12=3*4
，第二次
18=12+2*3
。由此可得，static只會被初始化一次，於例項無關。
結論：
對於非靜態資料成員，每個類物件(例項)都有自己的拷貝。而靜態資料成員被當作是類的成員，由該型別的所有物件共享訪問,對該類的多個物件來說，靜態資料成員只分配一次記憶體。
靜態資料成員儲存在全域性資料區。靜態資料成員定義時要分配空間，所以不能在類宣告中定義。
也就是說，你每new一個Rectangle，並不會為static int s_sum的構建一份記憶體拷貝，它是不管你new了多少Rectangle的例項，因為它只與類Rectangle掛鉤，而跟你每一個Rectangle的物件沒關係。
2、靜態成員函式：用於修飾 class 的成員函式。
我們對上面的例子稍加改動：
#include<iostream>
using namespace std;
class Rectangle
{
private:
int m_w,m_h;
static int s_sum;
public:
Rectangle(int w,int h)
{
this->m_w = w;
this->m_h = h;
s_sum += (this->m_w * this->m_h);
}
static void GetSum() //這裡加上static
{
cout<<"sum = "<<s_sum<<endl;
}
};
int Rectangle::s_sum = 0; //初始化
int main()
{
cout<<"sizeof(Rectangle)="<<sizeof(Rectangle)<<endl;
Rectangle *rect1 = new Rectangle(3,4);
rect1->GetSum();
cout<<"sizeof(rect1)="<<sizeof(*rect1)<<endl;
Rectangle rect2(2,3);
rect2.GetSum(); //可以用物件名.函式名訪問
cout<<"sizeof(rect2)="<<sizeof(rect2)<<endl;
Rectangle::GetSum(); //也可以可以用類名::函式名訪問
system("pause");
return 0;
}
上面註釋可見:對GetSum()加上static，使它變成一個靜態成員函式，可以用類名::函式名進行訪問。
那麼靜態成員函式有什麼特點呢？
1.靜態成員之間可以相互訪問，包括靜態成員函式訪問靜態資料成員和訪問靜態成員函式;
2.非靜態成員函式可以任意地訪問靜態成員函式和靜態資料成員;
3.靜態成員函式不能訪問非靜態成員函式和非靜態資料成員;
4.呼叫靜態成員函式，可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個類的物件或指向類物件的指標呼叫靜態成員函式,也可以用類名::函式名呼叫(因為他本來就是屬於類的，用類名呼叫很正常)
前三點其實是一點：靜態成員函式不能訪問非靜態(包括成員函式和資料成員)，但是非靜態可以訪問靜態，有點暈嗎？沒關係，我給你個解釋，
因為靜態是屬於類的，它是不知道你建立了10個還是100個物件，所以它對你物件的函式或者資料是一無所知的，所以它沒辦法呼叫，而反過來，你建立的物件是對類一清二楚的(不然你怎麼從它那裡例項化呢)，所以你是可以呼叫類函式和類成員的，就像不管GetSum是不是static，都可以呼叫static的s_sum一樣。