C++(18)—类和对象(下) ③static成员

一、静态成员的概念与特性

在C++中，static关键字用于修饰类的成员变量和成员函数，使其成为静态成员。静态成员与类的实例无关，而是属于类本身。其核心特性如下：

二、静态成员变量的定义与使用

1. 定义规则

声明：在类内用static关键字声明。

初始化：必须在类外单独初始化，且不带static关键字。

class A {
private:
    static int _count;  // 类内声明
};

int A::_count = 0;      // 类外初始化（必须！）

2. 使用场景

资源共享：例如全局计数器、共享缓存。

对象计数：统计程序中创建的对象数量。

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
    A() { ++_count; }          // 构造函数：计数+1
    A(const A&) { ++_count; }  // 拷贝构造：计数+1
    ~A() { --_count; }         // 析构函数：计数-1

    static int GetCount() { return _count; }

private:
    static int _count;  // 静态成员变量声明
};

int A::_count = 0;      // 类外初始化

int main() {
    A a1;               // 计数=1
    A a2 = a1;          // 计数=2
    {
        A a3;           // 计数=3
    }                   // 离开作用域，计数=2
    cout << A::GetCount();  // 输出：2
    return 0;
}

三、静态成员函数的特性与限制

1. 核心特点

无this指针：无法直接访问类的非静态成员。

访问权限：只能访问静态成员变量和函数。

调用方式：可通过类名或对象调用。

2. 使用示例

class Logger {
public:
    static void Log(const string& msg) {
        // 只能访问静态成员
        _logCount++;
        cout << "[" << _logCount << "] " << msg << endl;
    }

private:
    static int _logCount;  // 静态成员变量
};

int Logger::_logCount = 0;

int main() {
    Logger::Log("Start program");  // 输出：[1] Start program
    Logger logger;
    logger.Log("Initialized");     // 输出：[2] Initialized
    return 0;
}

四、静态成员与普通成员的对比

五、静态成员的应用场景

全局计数器：统计对象实例数量（如示例代码）。

资源共享：例如数据库连接池、线程池。

工具类函数：提供与类相关但不依赖对象状态的工具方法（如数学计算函数）。

单例模式：通过静态成员实现单例对象的唯一性。

六、最佳实践与注意事项

初始化位置：静态成员变量必须在类外初始化，否则会导致链接错误。

线程安全：多线程环境下，静态成员的访问需加锁保护。

避免滥用：过度使用静态成员可能导致代码耦合度高，难以维护。

C++17内联静态成员：C++17支持在类内直接初始化静态成员（需inline关键字）：

class Example {
public:
    inline static int _count = 0;  // C++17特性
};

七、总结

静态成员是C++中实现类级别数据共享和功能封装的重要工具。理解其初始化规则、访问限制及适用场景，能够帮助开发者编写出更高效、健壮的代码。合理使用静态成员，可以简化设计模式（如单例模式）的实现，提升程序的可维护性。