C++ 类的静态成员变量和函数

1、静态成员变量

使用static关键字来把类成员变量定义为静态的。当我们声明类的成员为静态时，即使多个类的对象，静态成员都只有一个副本。

静态成员变量在类的所有对象中是共享的。如果不存在其他的初始化语句，在创建第一个对象时，所有的静态数据都会被初始化为零。我们不能把静态成员的初始化放置在类的定义中，但是可以在类的外部通过使用范围解析运算符 :: 来重新声明静态变量从而对它进行初始化。

例如，

#include <iostream>
using namespace std;
class Area
{
   public:
      static int objectCount;
      // 构造函数定义
      Area(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
      {
         cout <<"Constructor called." << endl;
         length = l;
         breadth = b;
         height = h;
         // 每次创建对象时增加 1
         objectCount++;
      }
      double Volume()
      {
         return length * breadth * height;
      }
   private:
      double length;     // 长度
      double breadth;    // 宽度
      double height;     // 高度
};
// 初始化类 Area 的静态成员
int Area::objectCount = 0;
int main(void)
{
   Area Area1(3.3, 1.2, 1.5);    // 声明 Area1
   Area Area2(8.5, 6.0, 2.0);    // 声明 Area2
   // 输出对象的总数
   cout << "Total objects: " << Area::objectCount << endl;
   return 0;
}

2、静态成员函数

当类成员函数声明为静态的，函数与类的任何特定对象相对独立。静态成员函数即使在类对象不存在的情况下也能被调用，静态函数只要使用类名加范围解析运算符 :: 就可以访问。

静态成员函数只能访问静态成员数据、其他静态成员函数和类外部的其他函数。

例如，

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class test
{
private:
    //定义私有类的静态成员变量
    static int m_value;
public:
    test()
    {
    m_value++;
    }
    //定义类的静态成员函数
    static int getValue()
    {
    return m_value;
    }
};
//类的静态成员变量需要在类外分配内存空间
int test::m_value = 0;
int main()
{
    test t1;
    test t2;
    test t3;
    //通过类名直接调用公有静态成员函数，获取对象个数
    cout << "test::m_value2 = " << test::getValue() << endl;
    //通过对象名调用静态成员函数获取对象个数
    cout << "t3.getValue() = " << t3.getValue() << endl;
}

3、静态成员函数与普通成员函数的区别

1）静态成员函数没有 this 指针，只能访问静态成员（包括静态成员变量和静态成员函数）。静态成员函数不依赖于对象实例，它只能访问类的静态成员。静态函数可以通过类名或对象实例调用，但通常通过类名来调用。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    static int count;  // 静态成员变量

    MyClass() {
        count++;  // 每创建一个对象时，count增加
    }

    // 静态成员函数
    // 只能访问静态成员变量
    static void showCount() {
        cout << "Object count: " << count << endl;  
    }
};

// 静态成员变量初始化
int MyClass::count = 0;

int main() {
    MyClass obj1;
    MyClass obj2;

    // 通过类名调用静态成员函数
    MyClass::showCount();  // 输出：Object count: 2

    // 通过对象调用静态成员函数也是合法的
    obj2.showCount();  // 输出：Object count: 2

    return 0;
}

2）普通成员函数有 this 指针，可以访问类中的任意成员；而静态成员函数没有 this 指针。普通成员函数依赖于对象实例，它可以访问所有的成员变量和成员函数，包括静态成员和非静态成员。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    int value;  // 普通成员变量

    MyClass(int val) : value(val) {}

    // 普通成员函数
    void showValue() {
        cout << "Value: " << value << endl;  // 访问非静态成员变量
    }
};

int main() {
    MyClass obj(10);
    obj.showValue();  // 使用对象调用普通成员函数
    return 0;
}