static 成员

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类
 

在类定义中，关键词 static 声明不绑定到类实例的成员。

在类外定义中，它有不同含义：见存储期。

语法

static 数据成员 (1)
static 成员函数 (2)
1) 声明静态数据成员。
2) 声明静态成员函数。

解释

类的静态成员不与类的对象关联：它们是具有静态或线程 (C++11 起)存储期的独立变量，或者常规函数。

static 关键词仅与静态成员在类定义中的声明一同使用，但不与该静态成员的定义一同使用： 

class X { static int n; }; // 声明（用 'static'）
int X::n = 1;              // 定义（不用 'static'）

类体内的声明不是定义，且可以将成员声明为具有（除 void 之外的）不完整类型，包括该成员的声明所在的类型： 

struct Foo;
struct S
{
   static int a[]; // 声明，不完整类型
   static Foo x;   // 声明，不完整类型
   static S s;     // 声明，不完整类型（在其自身定义中）
};
 
int S::a[10]; // 定义，完整类型
struct Foo {};
Foo S::x;     // 定义，完整类型
S S::s;       // 定义，完整类型

然而，若声明使用了 constexpr 或 inline (C++17 起) 说明符，则必须声明该成员为具有完整类型。

(C++11 起)

可用两种形式来指代类 T 的静态成员 m：限定名 T::m，或成员访问表达式 E.m 或 E->m，其中 E 分别是求值为 T 或 T* 的表达式。在同一类作用域中时，限定是不必要的： 

struct X
{
    static void f(); // 声明
    static int n;    // 声明
};
 
X g() { return X(); } // 某个返回 X 的函数
 
void f()
{
    X::f();  // X::f 是静态成员函数的限定名
    g().f(); // g().f 是指代静态成员函数的成员访问表达式
}
 
int X::n = 7; // 定义
 
void X::f() // 定义
{ 
    n = 1; // X::n 在此作用域可以仅以 n 进行访问
}

静态成员遵循类成员访问规则（私有、受保护、公开）。

静态成员函数

静态成员函数不关联到任何对象。调用时，它们无 this 指针。

静态成员函数不能为 virtual、const 或 volatile。

静态成员函数的地址可以存储在常规的函数指针中，但不能存储于成员函数指针中。

静态数据成员

静态数据成员不关联到任何对象。即使不定义类的任何对象它们也存在。整个程序中只有一个拥有静态存储期的静态数据成员实例，除非使用关键词 thread_local，该情况下每个线程都有一个具有线程存储期的该对象 (C++11 起)。

静态数据成员不能为 mutable。

在命名空间作用域中，若类自身具有外部连接（即不是无名命名空间的成员），则类的静态数据成员也具有外部连接。局部类（定义于函数内部的类）和无名类，包括无名类的成员类，不能拥有静态数据成员。

静态数据成员可以声明为 inline。 inline 静态数据成员可以在类定义中定义，而且可以指定初始化器。它不需要类外定义： 

struct X
{
    inline static int n = 1;
};
 (C++17 起)

常量静态成员

若整型或枚举类型的静态数据成员被声明为 const（且非 volatile），则它能以其中的每个表达式均为常量表达式的初始化器，直接在类定义内初始化： 

struct X
{
    const static int n = 1;
    const static int m{2}; // C++11 起
    const static int k;
};
const int X::k = 3;

若声明字面类型 (LiteralType) 的静态数据成员为 constexpr，则它必须以其中的每个表达式均为常量表达式的初始化器，直接在类定义内初始化： 

struct X {
    constexpr static int arr[] = { 1, 2, 3 };        // OK
    constexpr static std::complex<double> n = {1,2}; // OK
    constexpr static int k; // 错误：constexpr static 要求初始化器
};
 (C++11 起)

若 const 非 inline (C++17 起)静态数据成员或 constexpr 静态数据成员 (C++11 起)
(C++17 前)被 ODR 式使用，则仍需要命名空间作用域的定义，但它不能有初始化器。可以提供定义，尽管这是冗余的 (C++17 起)。 

struct X {
    static const int n = 1;
    static constexpr int m = 4;
};
const int *p = &X::n, *q = &X::m; // X::n 与 X::m 被 ODR 式使用
const int X::n, X::m;       // ……故需要定义
constexpr int X::m;         // （但 C++17 中的 X::m 不需要）

若静态数据成员被声明为 constexpr，则它隐含为 inline 且不必在命名空间作用域重声明。这种无初始化器的重声明（之前则为必要，如上所示）仍然得到容许，但已被弃用。

(C++17 起)

引用

  • C++11 standard (ISO/IEC 14882:2011):
  • 9.4 Static members [class.static]
  • C++98 standard (ISO/IEC 14882:1998):
  • 9.4 Static members [class.static]

参阅