C/C++ static关键字详解（最全解析，static是什么，static如何使用，static的常考面试题）

目录

一、前言

        static，中文意思是静态的，作为C/C++中常用关键字中的一个很重要的关键字，其中用法多样且复杂难以理解，用起来总是丈二和尚摸不着头脑，把我折磨的一头雾水（主要是博主很菜😂）。

        也许大家对于这些知识都是一知半解（除过一些大佬），没有真正的搞透澈，一问我都会（这就是我），但是真正引用的时候，就会出现很多问题，而且百度的时候，大部分都讲得不是很清楚，所以为了帮助大家解决这个问题（实际上是自己不会），在这里进行一个全面的static介绍和总结。

        本文将会循序渐进，先从C语言的static讲起，慢慢延申到C++，从易到难，每一步都会举一些通俗易懂的例子帮助大家理解（帮助自己理解，怕忘记😂），好了开始整活！

 二、static关键字是什么？

        static是 C/C++中的关键字之一，是常见的函数与变量（C++中还包括类）的修饰符，它常被用来控制变量的存储方式和作用范围。 在众多高级语言中都有其作为关键字或函数出现，所以这也是应当被程序员熟知其各种含义的一个单词

三、static关键字修饰的对象是什么？ 

1.局部变量

2.全局变量

3.函数

 四、C 语言中的 static

 🍎static的C用法

    1️⃣: 修饰局部变量（称为静态局部变量）

    2️⃣: 修饰全局变量（称为静态全局变量）

    3️⃣: 修饰函数（称为静态函数）

 🍉static的重点概念

1️⃣：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。
2️⃣：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。
3️⃣ ：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。
4️⃣：static 关键字 没有赋值时，默认赋值为 0 

5️⃣：static修饰局部变量时，会改变局部变量的存储位置，从而使得局部变量的生命周期变长。

⭐：接下来，将重点讲解上面三个作用个五点概念的理解，和应用

 🍐static修饰局部变量

1️⃣：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。
5️⃣：static修饰局部变量时，会改变局部变量的存储位置，从而使得局部变量的生命周期变长。

接下来用们用一段代码来进行解析：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void test()
{
    int x = 0;
	x++;
	printf("%d ", x);
}
int main()
{
    int i = 0;
	printf("%d\n", i);
	while (i < 10)
	{
		test();
		i++;
	}
	return 0;
}

        这段代码中每次调用test（）函数时创建局部变量x赋值为 0，每次局部变量x出了test（）函数后都会自行销毁。
        所以可以很容易得到输出结果为：1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

        接着我们用上static关键字来修饰  test（）函数中的局部变量 x：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void test()
{
    static int x = 0;
	x++;
	printf("%d ", x);
}
int main()
{
    int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		test();
		i++;
	}
	return 0;
}

        输出结果变成了：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
        原因是static修饰了局部变量x，令局部变量x变成静态的，且只能初始化一次，使得每次test（）函数结束时局部变量x都不销毁，再次进入test（）函数时则保留原有数值运行，因此x++数值越来越大。

⭐总结：

（1）static关键字修饰局部变量不改变作用域，但是生命周期变长。

（2）本质上，static关键字修饰局部变量，改变了局部变量的存储位置，因为存储位置的差异，使得执行效果不一样。普通的局部变量放在栈区，这种局部变量进入作用域创建，出作用域释放。局部变量被static修饰后成为静态局部变量，这种变量放在静态区，创建好后，直到程序结束后才释放。
 

4️⃣：static 关键字 没有赋值时，默认赋值为 0 

接下来用们用一段代码来进行解析：

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

        在这段代码中，我们并没有对全局变量 a 和字符串数组 str 进行赋值，所以在输出时会出现随机值的现象。所以很容易得到如下的结果：

输出：

integer: 0; string: (begin)烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫攼l(end)

⚠ 注意：a 输出为 0 是因为 此时 a 是全局变量，也存放在静态区，所以可以默认值为 0 .

        接着我们用上 static关键字 来修饰 全局变量 a 和字符串数组 str 

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

  输出：

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

       ⭐总结：

         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’。
 

 💦static在修饰局部变量和函数的作用

 ⭐作用：

        保持变量内容的持久

• static的第一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。

 🍓static修饰全局变量和函数

3️⃣ ：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。

        针对上面这个概念的理解我们一次来解析以下：
1. 首先说一下全局变量，全局变量的作用域十分的广，只要在一个源文件中定义后，这个程序中的所有源文件、对象以及函数都可以调用，生命周期更是贯穿整个程序。文件中的全局变量想要被另一个文件使用时就需要进行外部声明（以下用extern关键字进行声明）。—-–也即是说全局变量既可以在源文件中使用，也可以在其他文件中使用（只需要使用extern外部链接以下即可）

2. static修饰全局变量和函数时，会改变全局变量和函数的链接属性——-变为只能在内部链接，从而使得全局变量的作用域变小。

  接着我们用代码进行解析：

首先，在Hello.c文件中定义一个全局变量 char a 和函数 PrintfHello()，之后在test.c文件中进行extern 进行外部链接，运行代码：

之后我们进入正题 在全局变量和函数之前用 static进行修饰，看看效果：

        会发现生成错误，无法解析外部符号a和PrintfHello()等，全局变量a和PrintfHello()不能被test.c文件调用了。所以我们可以很容易看出static修饰后让全局变量a和PrintfHello()的作用域变小了，令全局变量a和PrintfHello()无法被其他文件调用。

⭐总结：

1. 全局变量和函数本身是具有外部链接属性的，在Hello.c文件中定义的全局变量和函数，在test.c文件中可以通过【链接】来使用；

2. 但如果全局变量被static修饰，那这个外部链接属性就会被修改成内部链接属性，此时这个全局变量就只能在自己的源文件中使用；

💦static在修饰全局变量和函数的作用

⭐作用：
        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。

 五、C++中的 static

        本小节主要介绍在 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 C++ 是兼容 C 语言的，所以C语言中的 static 在C++中也是成立的。

 🍌static的C++用法

 声明为static的类成员称为类的静态成员，分为如下两类：

• 用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量
• 用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数

静态的成员变量一定要在类外进行初始化

🍊static在C++中的重点概念

1️⃣：静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例
2️⃣：静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字
3️⃣：静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员
4️⃣：访问静态成员变量的特殊方式

5️⃣：静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private3种访问级别，也可以具有返回值

⭐：接下来，将重点讲解上面三个作用个五点概念的理解，和应用

 💦静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例

请看如下代码：

class A
{
private:
	static int _n;
	int _k;
	char _a;
};
int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl; //8
	return 0;
}

        这里的运行结果为8，这里的计算规则是按照C语言那套计算结构体大小的规则。并没有把我静态成员变量_n考虑进去，因为静态成员变量属于整个类，是类的所以对象，所以静态变量成员不计入总大小。
 

 💦静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字

class A
{
private:
	//声明
	static int _n;
	static int _k;
};
//定义
int A::_n = 0;
int A::_k = 0;

 💦静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员

class A
{
public:
	static void Func()
	{
		cout << ret << endl;  // err错误，访问了非静态成员，因为无this指针
		cout << _k << endl; //正确
	}
private:
	//声明
	int ret = 0;
	static int _k;
};
//定义
int A::_k = 0;

 💦访问静态成员变量的特殊方式

当静态成员变量为公有时，可有如下三种进行访问：

1. 通过对象.静态成员来访问
2. 通过类名::静态成员来行访问
3. 通过匿名对象突破类域进行访问

class A
{
public:
// 声明
	static int _k;
};
// 定义
int A::_k = 0;
int main()
{
	A a;
	cout << a._k << endl;  //通过对象.静态成员来访问
	cout << A::_k << endl; //通过类名::静态成员来行访问
	cout << A()._k << endl;//通过匿名对象突破类域进行访问
	return 0;
}

当静态成员变量变成私有时，可采用如下方式：

1. 通过对象.静态成员函数来访问
2. 通过类名::静态成员函数来行访问
3. 通过匿名对象调用成员函数进行访问

class A
{
public:
	static int GetK()
	{
		return _k;
	}
private:
	static int _k;
};
int A::_k = 0;
int main()
{
	A a;
	cout << a.GetK() << endl; //通过对象.静态成员函数来访问
	cout << A::GetK() << endl;//通过类名::静态成员函数来行访问
	cout << A().GetK << endl; //通过匿名对象调用成员函数进行访问
	return 0;
}

 💦静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private3种访问级别，也可以具有返回值

• 1、静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

答案：不可以，因为静态成员函数是没有this指针的，无法调用非静态成员函数。
 

• 2、非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

答案：可以，因为静态成员为所有类对象所共享，不受访问限制
 

六、static面试题

搞清楚了static的特性，来看几道道面试题：

面试题1：

实现一个类，计算中程序中创建出了多少个类对象。

• 思路：

假设命名该类为A，那么A类型的对象一定是经过构造函数或拷贝构造的，那么我们就可以分别定义两个静态成员变量，在构造函数和拷贝构造里++变量，这样，每创建一次对象，变量就++一次，自然就好求了。如下：

class A
{
public:
	A()
	{
		++_count1;
	}
	A(const A& aa)
	{
		++_count2;
	}
	static int GetCount1()
	{
		return _count1;
	}
	static int GetCount2()
	{
		return _count2;
	}
private:
	static int _count1; 
	static int _count2;
};
int A::_count1 = 0;
int A::_count2 = 0;
A Func(A a)
{
	A copy(a);
	return copy;
}
int main()
{
	A a1;
	A a2 = Func(a1);
 
	cout << a1.GetCount1() << endl; // 1
	cout << a2.GetCount2() << endl; // 3
	cout << A::GetCount1() + A::GetCount2() << endl; // 4
}

• 分析：

        A a1 调用了一次构造函数；a2 = Func(a1)，调用了一次拷贝构造；A copy(a)，调用了一次拷贝构造；return copy 返回的时候，copy会销毁，所以提前需要进行拷贝构造进行拷贝保存 。所用总共四次。

七、static OJ面试题

 1、求1+2+3+…+n

• 题目：

• 链接直达：

 求1+2+3+…+n

• 思路：

这里我可以自己单独定义一个Sum类，专门进行求和，我定义n个对象，它就会调用n次构造函数，此时就可以在构造函数内实现累加，为了实现累加，需要在Sum类里设定两个静态成员变量，因为静态成员属于整个类，以此确保每次访问的变量都是同一个，最后，返回累加的值即可。

• 注意：

如若不支持变长数组，我们只能用new来完成，在获取返回的累加值时，可以单独在类内写个函数返回私有成员变量，该函数可以是静态成员函数，这样就可以指定类域去调用，不需要借助对象了。也可以借助友元。

• 代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class Sum
{
public:
    Sum() //构造函数内实现累加
    {
        _ret += _i;
        _i++;
    }
    int GetRet()  //static int GetRet() 也可以是静态成员函数
    {
        return _ret;  //返回获取的求和值
    }
private:
    //静态成员变量类内声明
    static int _i;
    static int _ret;
};
//静态成员变量类外定义
int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;
class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        Sum a[n]; //支持变长数组可以这样写
        return a[1].GetRet(); //注意通过对象去调用成员函数
        //return Sum::GetRet();静态成员函数支持用类域访问
        /* 如若不支持变长数组，就用new来开辟n个空间
        Sum* ptr = new Sum[n];
        return ptr->GetRet(); 
        */
    }
};

八、共勉

         以下就是我对C/C++ static关键字的理解，如果有不懂和发现问题的小伙伴，请在评论区说出来哦，同时我还会继续更新对C++ 类和对象的理解，请持续关注我哦！！！