C++ static关键字

static关键字可用于声明全局范围、命名空间范围和类范围的变量和函数。静态变量还可在本地范围声明。

先介绍几个概念：

静态持续时间，在程序启动时分配对象或变量，并在程序结束时释放对象或变量。
外部链接，变量的名称在用于声明变量的文件的外部是可见的。
内部链接，名称在用于声明变量的文件的外部是不可见的。

默认情况下，在全局命名空间中定义的对象或变量具有静态持续时间和外部链接。

static 关键字常用于以下情况：

在全局和/或命名空间范围 (在单个文件范围内声明变量或函数时，) static 关键字指定变量或函数为内部链接，即外部文件无法引用该变量或函数。在声明变量时，变量具有静态持续时间，并且除非您指定另一个值，否则编译器会将变量初始化为 0。
在函数中声明变量时， static 关键字指定变量只初始化一次，并在之后调用该函数时保留其状态。
在类内声明中声明数据成员时， static 关键字指定该类的所有实例共享该变量的副本。必须在文件范围内定义静态数据成员。
在类声明中声明成员函数时，关键字指定该函数由类的所有实例 static 共享。静态成员函数无法访问实例成员，因为该函数没有隐式 this 指针。若要访问实例成员，请使用作为实例指针或引用的参数来声明函数。
不能将联合成员声明为静态的。但是，必须显式声明全局声明的匿名联合 static 。

以上前两条与面向对象（类）无关，也就是说在 C 中 static 同样有这些特性，而后三条则是针对类的，在 C++ 中才有这些特性。

C中的static

本小节介绍 C 中 static 关键字的作用，即不包含 C++ 中引入面向对象的特性（类）之后 static 的作用，该部分将在下一小节介绍。

内部链接

函数，变量均可被 static 修饰来实现内部链接。当同时编译多个文件时，所有未加 static 前缀的全局变量和函数默认都是外部链接的。举例来说明。同时编译两个源文件，一个是 hello_a.c，另一个是 main.c。

// hello_a.c
#include <stdio.h>
char a = 'A'; // a.c 文件内的全局变量
void printHello()
{printf("Hello\n");
}

// main.c
#include <stdio.h>
void msg();     // 外部方法不声明会报警告
int main()
{extern char a; // 外部变量必须先用 extern 关键字声明printf("%c \n", a);printHello();return 0;
}

编译运行：

gcc main.c  hello_a.c
./a.out

输出：

A
Hello

为什么在 hello_a.c 中定义的全局变量 a 和函数 printHello 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都是外部链接的，其它的源文件也能访问。此例中，a 是全局变量，printHello 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 printHello 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 可以修饰函数和变量，将其对其他源文件隐藏起来，从而避免命名冲突。对于函数来讲，static 的作用仅限于该隐藏功能。

保持变量内容的持久

static的第二个作用是保持变量内容的持久，即static变量中的记忆功能和全局生存期。

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。之后再次运行到含有 static 关键字的初始化语句时不会再执行该语句。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。

PS：如果作为 static 局部变量在函数内定义，它的生存期为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后，尽管该变量还继续存在，但不能使用它。

在下面的例子中，nStatic的值仅在初次调用 showstat 函数时初始化，之后在每次调用showstat函数时，nStatic的值都是保持的（而非重新初始化）。

// static1.cpp
#include <iostream>using namespace std;
void showstat( int curr ) {static int nStatic;    // nStatic的值仅在初次调用时初始化，之后在每次调用showstat函数时，// nStatic的值都是保持的nStatic += curr;cout << "nStatic is " << nStatic << endl;
}int main() {for ( int i = 0; i < 5; i++ )showstat( i );
}

运行结果：

nStatic is 0
nStatic is 1
nStatic is 3
nStatic is 6
nStatic is 10

综合以上两点，有：

把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域，限制了它的使用范围
把局部变量（函数内）改变为静态变量后是改变了它的存储方式，从而改变了它的生存期

也就是说 static 这个关键字在不同的地方所起的作用是不同的。

默认初始化为0

static的另一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()
{int i;static char str[10];printf("integer: %d; string: (begin)%s(end)\n", a, str);return 0;
}

输出：

integer: 0; string: (begin)(end)

C++中的static

本小节主要是介绍在 C++ 中引入了面向对象的特性（类）之后，static 关键字的一些用途。当然之前的 C 中的 static 在 C++ 中也是成立的。

在类中声明 static 变量或者函数时，初始化时使用作用域运算符 :: 来标明它所属类。静态数据成员是类的成员，而不是对象的成员，这样就出现以下作用：

使用 static 关键字来修饰成员函数或变量，是指成为静态成员函数或变量。
类的静态成员函数是属于整个类而非类的对象，所以它没有this指针，这就导致了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数。
static 关键字不能修饰虚函数。
由于静态成员声明于类中，操作于其外，所以对其取地址操作，就多少有些特殊，变量地址是指向其数据类型的指针，函数地址类型是一个“nonmember 函数指针”。
由于静态成员函数没有this指针，所以就差不多等同于 nonmember 函数，结果就产生了一个意想不到的好处：成为一个callback函数，使得我们得以将C++和C-based X W indow系统结合，同时也成功的应用于线程函数身上。（这条没遇见过）
static 并没有增加程序的时空开销，相反她还缩短了子类对父类静态成员的访问时间，节省了子类的内存空间。
静态数据成员是静态存储的，所以必须对它进行初始化。（程序员手动初始化，否则编译时一般不会报错，但是在Link时会报错误）
静态成员初始化与一般数据成员初始化不同：
- 声明在类内，初始化赋值在类外；
- 初始时赋值前面不加 static，以免与一般静态变量或对象相混淆；
- 初始化时赋值不加该成员的访问权限控制符private，public等；
- 初始化时赋值使用作用域运算符 :: 来标明它所属类；
所以我们得出静态数据成员初始化的格式：<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>如：int myClass::num = 10，在后面会有例子；
为了防止父类的影响，可以在子类定义一个与父类相同的静态变量，以屏蔽父类的影响。这里有一点需要注意：我们说静态成员为父类和子类共享，但我们有重复定义了静态成员，这会不会引起错误呢？不会，我们的编译器采用了一种绝妙的手法：name-mangling 用以生成唯一的标志；
不论在类内声明的还是在成员函数中声明的 static 变量，都是整个类的所有实例对象共享一份副本。

以下是例程：

类内声明的static变量

// static2.cpp
#include <iostream>using namespace std;
class CMyClass {public:static int m_i;
};int CMyClass::m_i = 0;
CMyClass myObject1;
CMyClass myObject2;int main() {cout << myObject1.m_i << endl;cout << myObject2.m_i << endl;myObject1.m_i = 1;cout << myObject1.m_i << endl;cout << myObject2.m_i << endl;myObject2.m_i = 2;cout << myObject1.m_i << endl;cout << myObject2.m_i << endl;CMyClass::m_i = 3;cout << myObject1.m_i << endl;cout << myObject2.m_i << endl;
}

结果输出：

类 CMyClass 内的 static 变量 m_i 是整个类共享的，在该类的每个对象 myObject1、myObject2 中都一样。

成员函数内声明的static变量

// static3.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
struct C {void Test(int value) {static int var = 0;if (var == value)cout << "var == value" << endl;elsecout << "var != value" << endl;var = value;}
};int main() {C c1;C c2;c1.Test(100);c2.Test(100);
}

结果输出：

var != value
var == value

Ref：

cnblogs.com/songdanzju/p/7422380.html

https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/cpp/storage-classes-cpp?view=msvc-170