静态成员

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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

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[编辑] 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。

[编辑] 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 constexprinline (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.mE->m,其中 E 分别是求值为 TT* 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)

[编辑] 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 virtualconstvolatile

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。

[编辑] 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。内联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)

[编辑] 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;

字面类型 (LiteralType) 的静态数据成员被声明为 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 非内联 (C++17 起)静态数据成员或 constexpr 静态数据成员 (C++11 起)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。此定义对于 constexpr 数据成员已弃用 (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)

[编辑] 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]

[编辑] 参阅