C++ static静态成员变量具体说明

发布时间：2023-05-20 13:05:01 所属栏目：语言来源：

导读：this 是 C++ 中的一个关键字，也是一个 const 指针，它指向当前对象，通过它可以访问当前对象的所有成员。

所谓当前对象，是指正在使用的对象。例如对于stu.show();，stu 就是当前对象，this 就指向 stu。

下面

this 是 C++ 中的一个关键字，也是一个 const 指针，它指向当前对象，通过它可以访问当前对象的所有成员。

所谓当前对象，是指正在使用的对象。例如对于stu.show();，stu 就是当前对象，this 就指向 stu。

下面是使用 this 的一个完整示例：
#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
public:
void setname(char *name);
void setage(int age);
void setscore(float score);
void show();
private:
char *name;
int age;
float score;
};
void Student::setname(char *name){
this->name = name;
}
void Student::setage(int age){
this->age = age;
}
void Student::setscore(float score){
this->score = score;
}
void Student::show(){
cout<<this->name<<"的年龄是"<<this->age<<"，成绩是"<<this->score<<endl;
}
int main(){
Student *pstu = new Student;
pstu -> setname("李华");
pstu -> setage(16);
pstu -> setscore(96.5);
pstu -> show();
return 0;
}
运行结果：
李华的年龄是16，成绩是96.5

this 只能用在类的内部，通过 this 可以访问类的所有成员，包括 private、protected、public 属性的。

本例中成员函数的参数和成员变量重名，只能通过 this 区分。以成员函数setname(char *name)为例，它的形参是name，和成员变量name重名，如果写作name = name;这样的语句，就是给形参name赋值，而不是给成员变量name赋值。而写作this -> name = name;后，=左边的name就是成员变量，右边的name就是形参，一目了然。

注意，this 是一个指针，要用->来访问成员变量或成员函数。

this 虽然用在类的内部，但是只有在对象被创建以后才会给 this 赋值，并且这个赋值的过程是编译器自动完成的，不需要用户干预，用户也不能显式地给 this 赋值。本例中，this 的值和 pstu 的值是相同的。

我们不妨来证明一下，给 Student 类添加一个成员函数printThis()，专门用来输出 this 的值，如下所示：
void Student::printThis(){
cout<<this<<endl;
}
然后在 main() 函数中创建对象并调用 printThis()：
Student *pstu1 = new Student;
pstu1 -> printThis();
cout<<pstu1<<endl;
Student *pstu2 = new Student;
pstu2 -> printThis();
cout<<pstu2<<endl;
运行结果：a对象的内存中包含了成员变量，不同的对象占用不同的内存（已在《C++对象的内存模型》中提到），这使得不同对象的成员变量相互独立，它们的值不受其他对象的影响。例如有两个相同类型的对象 a、b，它们都有一个成员变量 m_name，那么修改 a.m_name 的值不会影响 b.m_name 的值。

可是有时候我们希望在多个对象之间共享数据，对象 a 改变了某份数据后对象 b 可以检测到。共享数据的典型使用场景是计数，以前面的 Student 类为例，如果我们想知道班级中共有多少名学生，就可以设置一份共享的变量，每次创建对象时让该变量加 1。

在C++中，我们可以使用静态成员变量来实现多个对象共享数据的目标。静态成员变量是一种特殊的成员变量，它被关键字static修饰，例如：
class Student{
public:
Student(char *name, int age, float score);
void show();
public:
static int m_total; //静态成员变量
private:
char *m_name;
int m_age;
float m_score;
};
这段代码声明了一个静态成员变量 m_total，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，即使创建多个对象，也只为 m_total 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 m_total，也会影响到其他对象。

static 成员变量必须在类声明的外部初始化，具体形式为：
type class::name = value;

type 是变量的类型，class 是类名，name 是变量名，value 是初始值。将上面的 m_total 初始化：
int Student::m_total = 0;

静态成员变量在初始化时不能再加 static，但必须要有数据类型。被 private、protected、public 修饰的静态成员变量都可以用这种方式初始化。

注意：static 成员变量的内存既不是在声明类时分配，也不是在创建对象时分配，而是在（类外）初始化时分配。反过来说，没有在类外初始化的 static 成员变量不能使用。

static 成员变量既可以通过对象来访问，也可以通过类来访问。请看下面的例子：
//通过类类访问 static 成员变量
Student::m_total = 10;
//通过对象来访问 static 成员变量
Student stu("小明", 15, 92.5f);
stu.m_total = 20;
//通过对象指针来访问 static 成员变量
Student *pstu = new Student("李华", 16, 96);
pstu -> m_total = 20;
这三种方式是等效的。

注意：static 成员变量不占用对象的内存，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。具体来说，static 成员变量和普通的 static 变量类似，都在内存分区中的全局数据区分配内存，不了解的读者请阅读《C语言内存精讲》专题。

下面来看一个完整的例子：
#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
public:
Student(char *name, int age, float score);
void show();
private:
static int m_total; //静态成员变量
private:
char *m_name;
int m_age;
float m_score;
};
//初始化静态成员变量
int Student::m_total = 0;
Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){
m_total++; //操作静态成员变量
}
void Student::show(){
cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<"（当前共有"<<m_total<<"名学生）"<<endl;
}
int main(){
//创建匿名对象
(new Student("小明", 15, 90)) -> show();
(new Student("李磊", 16, 80)) -> show();
(new Student("张华", 16, 99)) -> show();
(new Student("王康", 14, 60)) -> show();
return 0;
}
运行结果：
小明的年龄是15，成绩是90（当前共有1名学生）
李磊的年龄是16，成绩是80（当前共有2名学生）
张华的年龄是16，成绩是99（当前共有3名学生）
王康的年龄是14，成绩是60（当前共有4名学生）

本例中将 m_total 声明为静态成员变量，每次创建对象时，会调用构造函数使 m_total 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 show() 函数，不再进行其他操作。不过使用匿名对象无法回收内存，会导致内存泄露，在中大型程序中不建议使用。
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，都在内存分区中的全局数据区分配内存，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::m_total = 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为 0。全局数据区的变量都有默认的初始值 0，而动态数据区（堆区、栈区）变量的默认值是不确定的，一般认为是垃圾值。

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。
0x7b17d8
0x7b17d8
0x7b17f0
0x7b17f0

可以发现，this 确实指向了当前对象，而且对于不同的对象，this 的值也不一样。

几点注意：
this 是 const 指针，它的值是不能被修改的，一切企图修改该指针的操作，如赋值、递增、递减等都是不允许的。
this 只能在成员函数内部使用，用在其他地方没有意义，也是非法的。
只有当对象被创建后 this 才有意义，因此不能在 static 成员函数中使用（后续会讲到 static 成员）。
this 到底是什么
this 实际上是成员函数的一个形参，在调用成员函数时将对象的地址作为实参传递给 this。不过 this 这个形参是隐式的，它并不出现在代码中，而是在编译阶段由编译器默默地将它添加到参数列表中。

this 作为隐式形参，本质上是成员函数的局部变量，所以只能用在成员函数的内部，并且只有在通过对象调用成员函数时才给 this 赋值。

在《C++函数编译原理和成员函数的实现》一节中讲到，成员函数最终被编译成与对象无关的普通函数，除了成员变量，会丢失所有信息，所以编译时要在成员函数中添加一个额外的参数，把当前对象的首地址传入，以此来关联成员函数和成员变量。这个额外的参数，实际上就是 this，它是成员函数和成员变量关联的桥梁。

（编辑：汽车网）

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