轉載：https://blog.csdn.net/mary19920410/article/details/69053361
一、面向過程設計中的static
1、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。我們先舉一個全局變量和靜態全局變量的例子，例如，在文件A中定義靜態全局變量 i 和全局變量 j ：
#include<iostream>
using namespace std;
static int i = 5;
int j = 3;//默認為extern
int main()
{
/*code*/
}
全局變量 j 和靜態變量 i 都存放於程序的全局數據區域，它們的生存周期都是程序的整個運行期，但是 j 的作用域為全局作用域，可以通過extern在其他文件中使用，而 i 的作用域為文件作用域，只能在文件A中使用，例如在文件B中：
extern int j; //OK
extern int i; // error: i在文件B中不可見（只聲明不使用時有的編譯器OK）
int a = j; // OK
int b = i; // error
也就是說，在聲明全局變量為static變量時，static沒有改變它的生存周期，也即存儲位置（因為全局變量本來就存儲在全局數據域），而是將變量的作用域限制在當前文件中。
總結：靜態全局變量 i 有以下特點：
- 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（自動變量的值是隨機的，除非它被顯式初始化）；
- 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。對於一個完整的程序，在內存中的分布情況如下圖：
代碼區
全局數據區
堆區
棧區
一般程序的由new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。自動變量一般會隨着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）存放在全局數據區。全局數據區的數據並不會因為函數的退出而釋放空間。
2、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。 我們舉一個靜態局部變量的例子，如下：
#include<iostream>
using namespace std;
void fun()
{
int i = 1; // 局部變量，具有動態生存期，每次進入函數時都初始化
static int j = 3; //靜態局部變量，具有全局壽命，局部可見，只第一次進入函數時被初始化
cout << "fun() j = " << j << endl;
}
int main()
{
static int j; //靜態局部變量，具有全局壽命，局部可見
cout << "main() j = " << j << endl;
fun();
cout << "main() j = " << j << endl;
return 0;
}
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。但隨着程序退出函數體，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，變量已經不再屬於函數本身了，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；
3、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。
靜態函數的例子：
/* static_fun.cpp */
#include <iostream>
static int fun(int a)
{
std::cout << "I am fun(). " << std::endl;
}
/* main.cpp */
#include <iostream>
//#include "static_a.h"
extern int fun(int a);
int main()
{
fun(3);
return 0;
}
以上例子只有static_fun.cpp中去掉static關鍵字才能編譯通過。
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；
二、面向對象的static關鍵字（類中的static關鍵字）
1、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。先舉一個靜態數據成員的例子。
#include<iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
Point(int xx = 0, int yy = 0) { X = xx; Y = yy; countP ++; }
Point(Point &p);
~Point() { countP --; }
int GetX() { return X; }
int GetY() { return Y; }
void GetC() { cout << "Object id = " << countP << endl; } //輸出靜態數據成員
private:
int X, Y;
static int countP; //靜態數據成員聲明，用於記錄點的個數
};
Point :: Point(Point &p)
{
X = p.X;
Y = p.Y;
countP ++; //在構造函數中對countP累加，所有對象共同維護同一個countP
}
int Point :: countP = 0; //靜態數據成員定義和初始化，使用類名限定
int main()
{
Point A(4, 5); // 定義對象A，其構造函數會使countP增1
A.GetC(); //輸出對象個數
Point B(A); //定義對象B，其構造函數會使countP增1
B.GetC();
return 0;
}
靜態數據成員有以下特點：
- 對於非靜態數據成員，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。在上例中，語句
int Point::countP=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，屬於本類的所有對象共享，所以，它不屬於特定的類對象，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。比如對於一個存款類，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。
2、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，屬於類定義的一部分。 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於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，靜態成員函數由於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，它無法訪問屬於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或訪問靜態數據成員。
class A{
public:
static void fun(A a);
private:
int x;
};
void A :: fun(A a){
cout << x; //對x的引用是錯誤的
cout << a.x; //正確
}
關於靜態成員函數，可以總結為以下幾點：
- 出現在類體外的類成員函數定義不能指定關鍵字static，否則出現類似以下的報錯：
00_static_class_fun.cpp:25:21: error: ‘static’ may not be used when defining (as opposed to declaring) a static data member [-fpermissive]
static int Point :: countP = 0; //靜態數據成員定義和初始化，使用類名限定
^
00_static_class_fun.cpp:26:27: error: cannot declare member function ‘static void Point::GetC()’ to have static linkage [-fpermissive]
static void Point :: GetC()
- 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；
- 由於沒有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。