C++ 静态变量

在 C++ 中，静态变量 是一种生命周期贯穿整个程序执行的变量，但其作用域可以根据其定义位置进行限制。我们最近讨论了 static 关键字如何改变变量的行为，它确保了变量的值在定义它的块或函数执行完毕后仍然存在。

当我们需要保存一个公共属性或跟踪多个对象之间的共享数据时，静态变量非常有用。它们有助于减少冗余，并在所有实例之间实现更大的一致性。

C 静态变量示例

让我们通过一个例子来说明 C 中的静态变量。

输出

Account Holder Name: Joseph, Balance: $50000
Account Holder Name: John, Balance: $40000
Account Holder Name: Mary, Balance: $20000
Total Bank Accounts Created: 3

说明

在这个例子中，我们定义了一个 tpointTech 类来表示一个银行账户，以及一个名为 total_accounts 的静态变量，它用于跟踪创建的账户总数。当创建一个 tpointTech 对象时，构造函数会设置账户信息并增加 total_accounts，这个变量被所有实例共享。在创建了三个账户并展示了它们的信息后，程序使用静态变量来计算创建的账户总数。

C++ 中静态变量的类型

有几种静态变量，也可以分为三个基本类别：

• 函数内部的静态变量
• 类中的静态成员变量
• 全局静态变量

函数内部的静态变量

在 C++ 中，当一个变量在函数内部被声明为 static 时，它的值在 successive 调用函数时会被保留。通常，局部变量在函数开始时创建，在函数结束时销毁。然而，一个静态局部变量仅在第一次调用函数时初始化，并且其生命周期直到程序结束。每次 successive 调用函数时，都会看到该静态变量的最新修改值。

C++ 函数内部静态变量示例

让我们通过一个例子来说明 C++ 函数内部的静态变量。

输出

Count is: 1
Count is: 2
Count is: 3

说明

在这个程序中，我们有一个 display() 函数，其中包含一个静态变量 c，它只初始化一次并保留其值，跨函数调用。每次调用 display() 函数时，c 都会增加一并打印。因此，运行 display() 函数三次将依次产生输出 1、2 和 3。

类中的静态成员变量

当一个变量在类中被指定为 static 时，它属于类而不是特定的对象。这意味着类的所有实例都使用相同的静态变量。静态成员在类外部初始化，并且独立于其任何对象而存在。

C++ 类中的静态成员变量示例

让我们通过一个例子来说明 C++ 类中的静态成员变量。

输出

Total objects created are: 3

说明

在这个例子中，我们有一个 tpointTech 类，其中包含一个静态成员 object_count 函数，用于跟踪已创建的类的对象数量。之后，每次调用构造函数时都会更新 object_count 函数。在 main() 函数中创建了三个对象（a、b 和 c）。

全局静态变量

在 C++ 中，当一个全局变量在程序中用 static 关键字声明时，它的作用域仅限于源文件。这意味着该变量不能从其他文件中访问。它也有助于封装，并有助于隐藏实现细节，防止在具有多个源文件的大型程序中出现命名冲突。

C++ 全局静态变量示例

让我们通过一个实例来演示 C++ 中的全局静态变量。

输出

Connecting to database... 
Connection count: 1
Connecting to database... 
Connection count: 2
Database connection closed. 
Remaining connections: 1

说明

在此示例中，我们使用全局静态变量 db_connection_count 来模拟一个简单的数据库连接跟踪器。之后，每次调用 ConnectToDatabase() 函数都会增加计数，而 CloseDatabaseConnection() 函数会减少计数，确保只关闭活动的连接。最后，输出将依次显示连接和断开连接的过程。

C++ 中静态变量的存储

在 C++ 中，静态变量用于在程序生命周期中只分配一次内存，并且它在函数调用之间保留其值。与存储在栈上的局部变量不同，静态变量主要存储在称为数据段的特殊内存区域。

如果静态变量在程序中被显式初始化，则其值存储在已初始化数据段中。如果它在程序中没有被显式初始化，它将被自动设置为 0 并放入 BSS（Block Started by Symbol）段，该段包含未初始化的静态或全局变量。这意味着静态变量使用的内存将保留整个程序，无论它们被定义的函数或作用域是否已结束。

C++ 中静态变量的应用

C++ 中静态变量的几个应用如下：

• 在函数调用之间保留状态：静态变量会在对同一函数的 successive 调用之间存储其值。这使得函数能够“记住”先前调用中发生的情况，并将该信息应用于当前执行。
• 将作用域限制在函数或文件中：在函数或文件中声明的静态变量在内部链接。这意味着它无法从函数或文件外部访问，这有助于逻辑封装并防止命名冲突。
• 类中高效的内存使用：类的静态数据成员由所有实例共享。当多个对象使用相同的数据时，只创建一个副本，从而优化了内存使用。
• 统计类的实例数量：静态变量通常用于显示类的对象创建了多少个，因为所有实例都共享它们，并且可以在不需要对象的情况下进行更新。
• 实现单例模式：静态变量在单例设计模式中很重要，因为它们存储了类的单个实例，并在程序期间重复使用。

C++ 静态变量选择题

1) 在 C++ 中，定义在函数内的静态变量的生命周期是多久？

1. 直到函数终止。
2. 直到对象被销毁。
3. 直到程序结束。
4. 这取决于作用域。

2) 下列哪个选项正确地在 C++ 类中声明了一个静态变量？

1. int static count;
2. static int count = 0;
3. int count static;
4. count static int;

3) 下列哪个选项显示了 C++ 中全局静态变量的作用域？

1. 仅限类
2. 整个程序
3. 声明它的文件
4. 仅限主函数。

4) 在 C++ 中，当一个静态变量在函数内部初始化时？

1. 程序结束后
2. 仅初始化一次，在第一次函数调用时
3. 在编译时
4. 每次调用函数时

5) 在 C++ 中，如果一个静态变量在未初始化之前被访问会发生什么？

1. 它会自动获得垃圾值
2. 它会导致运行时错误
3. 它会抛出编译错误
4. 它默认初始化为零