深入解析C++编程中的静态成员函数

C++静态成员函数

与数据成员类似,成员函数也可以定义为静态的,在类中声明函数的前面加static就成了静态成员函数。如

  static int volume( );

和静态数据成员一样,静态成员函数是类的一部分,而不是对象的一部分。

如果要在类外调用公用的静态成员函数,要用类名和域运算符“::”。如

  Box::volume( );

实际上也允许通过对象名调用静态成员函数,如

  a.volume( );

但这并不意味着此函数是属于对象a的,而只是用a的类型而已。

与静态数据成员不同,静态成员函数的作用不是为了对象之间的沟通,而是为了能处理静态数据成员。

我们知道,当调用一个对象的成员函数(非静态成员函数)时,系统会把该对象的起始地址赋给成员函数的this指针。而静态成员函数并不属于某一对象,它与任何对象都无关,因此静态成员函数没有this指针。既然它没有指向某一对象,就无法对一个对象中的非静态成员进行默认访问(即在引用数据成员时不指定对象名)。

可以说,静态成员函数与非静态成员函数的根本区别是:非静态成员函数有this指针,而静态成员函数没有this指针。由此决定了静态成员函数不能访问本类中的非静态成员。

静态成员函数可以直接引用本类中的静态数据成员,因为静态成员同样是属于类的,可以直接引用。在C++程序中,静态成员函数主要用来访问静态数据成员,而不访问非静态成员。

假如在一个静态成员函数中有以下语句:

  cout<<height<<endl; //若height已声明为static,则引用本类中的静态成员,合法
  cout<<width<<endl; //若width是非静态数据成员,不合法

但是,并不是绝对不能引用本类中的非静态成员,只是不能进行默认访问,因为无法知道应该去找哪个对象。

如果一定要引用本类的非静态成员,应该加对象名和成员运算符“.”。如

  cout<<a.width<<endl; //引用本类对象a中的非静态成员

假设a已定义为Box类对象,且在当前作用域内有效,则此语句合法。

通过下面这个例子可以具体了解有关引用非静态成员的具体方法。

[例] 静态成员函数的应用。

#include <iostream>
using namespace std;
class Student          //定义Student类
{
public:
  Student(int n,int a,float s):num(n),age(a),score(s){ }   //定义构造函数
  void total( );
  static float average( );   //声明静态成员函数
private:
  int num;
  int age;
  float score;
  static float sum;      //静态数据成员
  static int count;      //静态数据成员
};
void Student::total( )           //定义非静态成员函数
{
  sum+=score;              //累加总分
  count++;                //累计已统计的人数
}
float Student::average( )         //定义静态成员函数
{
  return(sum/count);
}
float Student::sum=0;           //对静态数据成员初始化
int Student::count=0;           //对静态数据成员初始化
int main( )
{
  Student stud[3]={           //定义对象数组并初始化
   Student(1001,18,70),
   Student(1002,19,78),
   Student(1005,20,98)
  };
  int n;
  cout<<"please input the number of students:";
  cin>>n;                //输入需要求前面多少名学生的平均成绩
  for(int i=0;i<n;i++)         //调用3次total函数
   stud[i].total( );
  cout<<"the average score of "<<n<<" students is "<<Student::average( )<<endl;
  //调用静态成员函数
  return 0;
}

运行结果为:

please input the number of students:3
the average score of 3 students is 82.3333

关于静态成员函数成员的几点说明:
在主函数中定义了stud对象数组,为了使程序简练,只定义它含3个元素,分别存放3个学生的数据。程序的作用是先求用户指定的n名学生的总分,然后求平均成绩(n由用户输入)。
在Student类中定义了两个静态数据成员sum(总分)和count(累计需要统计的学生人数), 这是由于这两个数据成员的值是需要进行累加的,它们并不是只属于某一个对象元素,而是由各对象元素共享的,可以看出: 它们的值是在不断变化的,而且无论对哪个对象元素而言,都是相同的,而且始终不释放内存空间。
total是公有的成员函数,其作用是将一个学生的成绩累加到sum中。公有的成员函数可以引用本对象中的一般数据成员(非静态数据成员),也可以引用类中的静态数据成员。score是非静态数据成员,sum和count是静态数据成员。
average是静态成员函数,它可以直接引用私有的静态数据成员(不必加类名或对象名), 函数返回成绩的平均值。
在main函数中,引用total函数要加对象名(今用对象数组元素名), 引用静态成员函数average函数要用类名或对象名。
请思考,如果不将average函数定义为静态成员函数行不行?程序能否通过编译?需要作什么修改?为什么要用静态成员函数?请分析其理由。

C++ static静态成员变量和静态成员函数
一般情况下,如果有N个同类的对象,那么每一个对象都分别有自己的成员变量,不同对象的成员变量各自有值,互不相干。但是有时我们希望有某一个或几个成员变量为所有对象共有,这样可以实现数据共享。

可以使用全局变量来达到共享数据的目的。例如在一个程序文件中有多个函数,每一个函数都可以改变全局变量的值,全局变量的值为各函数共享。但是用全局变量的安全性得不到保证,由于在各处都可以自由地修改全局变量的值,很有可能偶然失误,全局变量的值就被修改,导致程序的失败。因此在实际开发中很少使用全局变量。

如果想在同类的多个对象之间实现数据共享,也不要用全局变量,那么可以使用静态成员变量。
static静态成员变量

静态成员变量是一种特殊的成员变量,它以关键字 static 开头。例如:

class Student{
private:
  char *name;
  int age;
  float score;
  static int num; //将num定义为静态成员变量
public:
  Student(char *, int, float);
  void say();
};

这段代码声明了一个静态成员变量 num,用来统计学生的人数。

static 成员变量属于类,不属于某个具体的对象,这就意味着,即使创建多个对象,也只为 num 分配一份内存,所有对象使用的都是这份内存中的数据。当某个对象修改了 num,也会影响到其他对象。

static 成员变量必须先初始化才能使用,否则链接错误。例如:

int Student::num; //初始化

也可以在初始化时赋初值:

int Student::num = 10; //初始化同时赋值

初始化时可以不加 static,但必须要有数据类型。被 private、protected、public 修饰的 static 成员变量都可以用这种方式初始化。

注意:static 成员变量的内存空间既不是在声明类时分配,也不是在创建对象时分配,而是在初始化时分配。

static 成员变量既可以通过对象来访问,也可以通过类来访问。通过类来访问的形式为:

类名::成员变量;

例如:

//通过类来访问
Student::num = 10;
//通过对象来访问
Student stu;
stu.num = 10;

这两种方式是等效的。

注意:static 成员变量与对象无关,不占用对象的内存,而是在所有对象之外开辟内存,即使不创建对象也可以访问。

下面来看一个完整的例子:

#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
private:
  char *name;
  int age;
  float score;
  static int num; //将num定义为静态成员变量
public:
  Student(char *, int, float);
  void say();
};
int Student::num = 0; //初始化静态成员变量
Student::Student(char *name, int age, float score){
  this->name = name;
  this->age = age;
  this->score = score;
  num++;
}
void Student::say(){
  //在普通成员函数中可以访问静态成员变量
  cout<<name<<"的年龄是 "<<age<<",成绩是 "<<score<<"(当前共"<<num<<"名学生)"<<endl;
}
int main(){
  //使用匿名对象
  (new Student("小明", 15, 90))->say();
  (new Student("李磊", 16, 80))->say();
  (new Student("张华", 16, 99))->say();
  (new Student("王康", 14, 60))->say();
  return 0;
}

运行结果:

小明的年龄是 15,成绩是 90(当前共1名学生)
李磊的年龄是 16,成绩是 80(当前共2名学生)
张华的年龄是 16,成绩是 99(当前共3名学生)
王康的年龄是 14,成绩是 60(当前共4名学生)

本例中将 num 声明为静态成员变量,每次创建对象时,会调用构造函数,将 num 的值加 1。之所以使用匿名对象,是因为每次创建对象后只会使用它的 say 函数,不再进行其他操作。不过请注意,使用匿名对象有内存泄露的风险。

关于静态数据成员的几点说明:
1) 一个类中可以有一个或多个静态成员变量,所有的对象都共享这些静态成员变量,都可以引用它。

2) static 成员变量和普通 static 变量一样,编译时在静态数据区分配内存,到程序结束时才释放。这就意味着,static 成员变量不随对象的创建而分配内存,也不随对象的销毁而释放内存。而普通成员变量在对象创建时分配内存,在对象销毁时释放内存。

3) 静态成员变量必须初始化,而且只能在类体外进行。例如:

int Student::num = 10;

初始化时可以赋初值,也可以不赋值。如果不赋值,那么会被默认初始化,一般是 0。静态数据区的变量都有默认的初始值,而动态数据区(堆区、栈区)的变量默认是垃圾值。

4) 静态成员变量既可以通过对象名访问,也可以通过类名访问,但要遵循 private、protected 和 public 关键字的访问权限限制。当通过对象名访问时,对于不同的对象,访问的是同一份内存。
static静态成员函数

在类中,static 除了声明静态成员变量,还可以声明静态成员函数。普通成员函数可以访问所有成员变量,而静态成员函数只能访问静态成员变量。

我们知道,当调用一个对象的成员函数(非静态成员函数)时,系统会把当前对象的起始地址赋给 this 指针。而静态成员函数并不属于某一对象,它与任何对象都无关,因此静态成员函数没有 this 指针。既然它没有指向某一对象,就无法对该对象中的非静态成员进行访问。

可以说,静态成员函数与非静态成员函数的根本区别是:非静态成员函数有 this 指针,而静态成员函数没有 this 指针。由此决定了静态成员函数不能访问本类中的非静态成员。

静态成员函数可以直接引用本类中的静态数据成员,因为静态成员同样是属于类的,可以直接引用。在C++程序中,静态成员函数主要用来访问静态数据成员,而不访问非静态成员。

如果要在类外调用 public 属性的静态成员函数,要用类名和域解析符“::”。如:

Student::getNum();

当然也可以通过对象名调用静态成员函数,如:

stu.getNum();

下面是一个完整的例子,通过静态成员函数获得学生的平均成绩:

#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
private:
  char *name;
  int age;
  float score;
  static int num; //学生人数
  static float total; //总分
public:
  Student(char *, int, float);
  void say();
  static float getAverage(); //静态成员函数,用来获得平均成绩
};
int Student::num = 0;
float Student::total = 0;
Student::Student(char *name, int age, float score){
  this->name = name;
  this->age = age;
  this->score = score;
  num++;
  total += score;
}
void Student::say(){
  cout<<name<<"的年龄是 "<<age<<",成绩是 "<<score<<"(当前共"<<num<<"名学生)"<<endl;
}
float Student::getAverage(){
  return total / num;
}
int main(){
  (new Student("小明", 15, 90))->say();
  (new Student("李磊", 16, 80))->say();
  (new Student("张华", 16, 99))->say();
  (new Student("王康", 14, 60))->say();
  cout<<"平均成绩为 "<<Student::getAverage()<<endl;

  return 0;
}

运行结果:

小明的年龄是 15,成绩是 90(当前共1名学生)
李磊的年龄是 16,成绩是 80(当前共2名学生)
张华的年龄是 16,成绩是 99(当前共3名学生)
王康的年龄是 14,成绩是 60(当前共4名学生)
平均成绩为 82.25

上面的代码中,将 num、total 声明为静态成员变量,将 getAverage 声明为静态成员函数。在 getAverage 函数中,只使用了 total、num 两个静态成员变量。

(0)

相关推荐

  • 详解C++的JSON静态链接库JsonCpp的使用方法

    JsonCpp部署方法: 在http://sourceforge.net/projects/jsoncpp/中下载最新版本的jsoncpp库源码. 之后将jsoncpp-src-版本号-tar.gz解压出来,打开makefiles中的jsoncpp.sln进行编译,之后build文件夹下的vs71\debug\lib_json中会有一个.lib静态链接库. JsonCpp主要包含三种类型的class:Value Reader Writer. jsoncpp中所有对象.类名都在namespace

  • C++静态成员变量和静态成员函数的使用方法总结

    一.静态成员变量: 类体中的数据成员的声明前加上static关键字,该数据成员就成为了该类的静态数据成员.和其他数据成员一样,静态数据成员也遵守public/protected/private访问规则.同时,静态数据成员还具有以下特点: 1.静态数据成员的定义. 静态数据成员实际上是类域中的全局变量.所以,静态数据成员的定义(初始化)不应该被放在头文件中. 其定义方式与全局变量相同.举例如下: xxx.h文件 class base{ private: static const int _i;//

  • c++静态局部变量和静态函数示例

    在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存.但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效.但有的时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存.通常的想法是定义一个全局变量来实现.但是这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便.静态局部变量正好可以解决这个问题.静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值.该变量在全局数据区内分配内存:静态局部变量在程序执行到该对象的声明

  • C++利用静态成员或类模板构建链表的方法讲解

    直接上代码了,说明看注释就可以: 利用静态成员构建链表 #include <IOSTREAM.H> class Node { public: Node(int val, Node* next):val(val),next(next){} //~Node(){cout<<"del "<<val<<endl;} static void showAll();//打印全部节点的值 static void insertHead(int);//头插

  • C++ 静态成员的类内初始化详解及实例代码

    C++ 静态成员的类内初始化详解及实例代码 一般来说,关于C++类静态成员的初始化,并不会让人感到难以理解,但是提到C++ 静态成员的"类内初始化"那就容易迷糊了. 我们来看如下代码: //example.h #include<iostream> #include<vector> using namespace std; class Example{ public: static double rate = 6.5; static const int vecSi

  • C++静态成员函数不能调用非静态成员变量(详解)

    其实我们从直观上可以很好的理解静态成员函数不能调用非静态成员变量这句话因为无论是静态成员函数还是静态成员变量,它们 都是在类的范畴之类的,及在类的整个生存周期里始终只能存在一份.然而非静态成员变量和非静态成员函数是针对类的对象而言. 然而从本质上来说类的静态成员函数的函数形参中没有默认的this指针,导致不能调用具体实例对象的成员. 下面我们来测试一下: 先在静态成员函数中调用静态成员变量: #include <iostream> using namespace std; class vpoe

  • C++ 中静态成员函数与非静态成员函数的区别

    静态成员函数与非静态成员函数的区别 数据成员: 静态数据成员是类的一部分,为类的所有实例共享(静态区):非静态数据成员,类的每个实例都有一份拷贝(动态区). 静态数据成员的访问: 静态数据成员是类的一部分,在产生任何实例之前已经存在,通过类名::静态成员变量名访问. 函数成员(都在代码区): 静态函数成员与非静态函数成员都为类所有,对象并不存在函数的拷贝.静态成员函数和非静态成员函数的根本区别在于非静态函数由对象名.或者对象指针->调用,调用时编译器会向函数传递this指针:静态成员函数则有类名

  • C++的静态联编和动态联编

    最近在看析构函数的内容,看到一些讲的比较好的文章,这里我也有了一些我自己的体会,在这里一并记录一下. 联编是指一个计算机程序自身彼此关联的过程,在这个联编过程中,需要确定程序中的 操作调用(函数调用) 与 执行该操作(函数) 的代码段之间的映射关系. 意思就是这个函数的实现有多种,联编就是把调用和对应的实现进行映射的操作. 按照联编进行的阶段不同,可分为静态联编和动态联编. 静态联编 静态联编工作是在程序编译连接阶段进行的,这种联编又称为早期联编,因为这种联编实在 程序开始运行之前 完成的.在程

  • 深入解析C++编程中的静态成员函数

    C++静态成员函数 与数据成员类似,成员函数也可以定义为静态的,在类中声明函数的前面加static就成了静态成员函数.如 static int volume( ); 和静态数据成员一样,静态成员函数是类的一部分,而不是对象的一部分. 如果要在类外调用公用的静态成员函数,要用类名和域运算符"::".如 Box::volume( ); 实际上也允许通过对象名调用静态成员函数,如 a.volume( ); 但这并不意味着此函数是属于对象a的,而只是用a的类型而已. 与静态数据成员不同,静态成

  • 深入解析C++编程中的纯虚函数和抽象类

    C++纯虚函数详解 有时在基类中将某一成员函数定为虚函数,并不是基类本身的要求,而是考虑到派生类的需要,在基类中预留了一个函数名,具体功能留给派生类根据需要去定义. 纯虚函数是在声明虚函数时被"初始化"为0的函数.声明纯虚函数的一般形式是 virtual 函数类型 函数名 (参数表列) = 0; 关于纯虚函数需要注意的几点: 纯虚函数没有函数体: 最后面的"=0"并不表示函数返回值为0,它只起形式上的作用,告诉编译系统"这是纯虚函数"; 这是一个

  • 解析C++编程中virtual声明的虚函数以及单个继承

    虚函数 虚函数是应在派生类中重新定义的成员函数. 当使用指针或对基类的引用来引用派生的类对象时,可以为该对象调用虚函数并执行该函数的派生类版本. 虚函数确保为该对象调用正确的函数,这与用于进行函数调用的表达式无关. 假定基类包含声明为 virtual 的函数,并且派生类定义了相同的函数. 为派生类的对象调用派生类中的函数,即使它是使用指针或对基类的引用来调用的. 以下示例显示了一个基类,它提供了 PrintBalance 函数和两个派生类的实现 // deriv_VirtualFunctions

  • python多线程编程中的join函数使用心得

    今天去辛集买箱包,下午挺晚才回来,又是恶心又是头痛.恶心是因为早上吃坏东西+晕车+回来时看到车祸现场,头痛大概是烈日和空调混合刺激而成.没有时间没有精神没有力气学习了,这篇博客就说说python中一个小小函数. 由于坑爹的学校坑爷的专业,多线程编程老师从来没教过,多线程的概念也是教的稀里糊涂,本人python也是菜鸟级别,所以遇到多线程的编程就傻眼了,别人用的顺手的join函数我却偏偏理解不来.早上在去辛集的路上想这个问题想到恶心,回来后继续写代码测试,终于有些理解了(python官方的英文解释

  • 深入解析JavaScript编程中的this关键字使用

    JavaScript 里的 this 到底指得是什么?很多人都会告诉你 this 指的是当前对象.这样理解对么?在大多数情况下确实没错.比如我们经常会在网页上写这样的 JavaScript: <input type="submit" value="提交" onclick="this.value='正在提交数据'" /> 这里的this显然指的是当前对象,即这个提交按钮.通常,我们使用this的情况都与此类似.但是有什么情况不是这样的呢

  • 深入解析Java编程中final关键字的作用

    final class 当一个类被定义成final class,表示该类的不能被其他类继承,即不能用在extends之后.否则在编译期间就会得到错误. package com.iderzheng.finalkeyword; public final class FinalClass { } // Error: cannot inherit from final class PackageClass extends FinalClass { } Java支持把class定义成final,似乎违背了

  • 实例讲解C++编程中的虚函数与虚基类

    虚函数 ① #include "stdafx.h" #include <iostream> using namespace std; class B0//基类B0声明 { public: void display(){cout<<"B0::display()"<<endl;}//公有成员函数 }; class B1: public B0//公有派生类B1声明 { public: void display(){cout<<

  • 解析C++编程中异常相关的堆栈展开和throw()异常规范

    C++ 中的异常和堆栈展开 在 C++ 异常机制中,控制从 throw 语句移至可处理引发类型的第一个 catch 语句.在到达 catch 语句时,throw 语句和 catch 语句之间的范围内的所有自动变量将在名为"堆栈展开"的过程中被销毁.在堆栈展开中,执行将继续,如下所示: 控制通过正常顺序执行到达 try 语句.执行 try 块内的受保护部分. 如果执行受保护的部分的过程中未引发异常,将不会执行 try 块后面的 catch 子句.执行将在关联的 try 块后的最后一个 c

  • 简要介绍C++编程中的友元函数和友元类

    一个类中可以有 public.protected.private 三种属性的成员,通过对象可以访问 public 成员,只有本类中的函数可以访问本类的 private 成员.现在,我们来补充介绍一个例外--友元(friend). fnend 的意思是朋友,或者说是好友,与好友的关系显然要比一般人亲密一些.有的家庭可能会这样处理:客厅对所有来客开放,而卧室除了本家庭的成员可以进人以外,还允许好朋友进入.在C++中,这种关系以关键宇 friend 声明,中文多译为友元.友元可以访问与其有好友关系的类

  • 详解C++编程中的虚函数

    我们知道,在同一类中是不能定义两个名字相同.参数个数和类型都相同的函数的,否则就是"重复定义".但是在类的继承层次结构中,在不同的层次中可以出现名字相同.参数个数和类型都相同而功能不同的函数. 人们提出这样的设想,能否用同一个调用形式,既能调用派生类又能调用基类的同名函数.在程序中不是通过不同的对象名去调用不同派生层次中的同名函数,而是通过指针调用它们.例如,用同一个语句"pt->display( );"可以调用不同派生层次中的display函数,只需在调用前

随机推荐

其他