static关键字

static关键字

1. 函数内的 static 局部变量：保留值，不随函数退出销毁

• 作用： 定义的变量只初始化一次，并在后续函数调用中保留上一次的值。
• 生命周期： 整个程序运行期间（静态存储期）。

void countCalls() {
    static int counter = 0;
    counter++;
    std::cout << "Call count: " << counter << std::endl;
}

int main() {
    countCalls(); // 输出 1
    countCalls(); // 输出 2
}

static 修饰的局部变量拥有静态存储周期，但其作用域仍限定在定义它的函数内部，因此无法被其他函数访问。

2. 类中的 static 成员变量或函数：属于类，而不是某个对象

• 作用： 所有对象共享，不需要实例化对象即可访问。
• 静态成员变量必须在类外定义。

class MyClass {
public:
    int a = 10;
    static int count;      // 声明
    static void showCount() {
        std::cout << count << std::endl;
    }
};

int MyClass::count = 0;    // 定义

int main() {
    MyClass::count = 42;
    MyClass::showCount();  // 输出 42
}

因为 static 成员变量是类级别的变量，不属于某个对象，它不是构造函数初始化的一部分，也不会随着对象创建而自动构造。它的存储位置在全局数据区，不是类对象里。

所以 static 成员必须单独定义并初始化，不像 int a = 10 这种是随对象构造初始化的。

3. 全局作用域下的 static：限制链接范围（内部链接）

• 作用： 被 static 修饰的全局变量或函数只能在当前文件中访问，不对其他 .cpp 文件可见。
• 这是 C 风格的模块化技巧，在头文件中避免符号冲突。

// file1.cpp
static void helper() {  // 只能在 file1.cpp 中调用
    std::cout << "Helper" << std::endl;
}

4. 静态类函数（可配合 this 使用限制）

静态成员函数不能访问非静态成员，因为它不依赖类对象：

class A {
    int x = 10;
    static int y;
public:
    static void printY() {
        // std::cout << x; // 错误！无法访问非静态成员
        std::cout << y << std::endl;
    }
};
int A::y = 100;

5. 注意事项

• 静态成员变量必须在类外定义，否则链接失败。

• static 成员函数不能访问类的非静态成员（因为没有 this）。

• static 修饰的局部变量在多线程下不一定安全，推荐配合 std::mutex 或 thread_local。

• C++17 起还可以使用 inline static 在类中定义静态常量变量（避免类外定义）。

C++17 引入了 inline static 成员变量，告诉编译器：

“我知道这个变量会在多个 .cpp 文件中重复出现，但它的定义一致，请你放心，别报重复定义。”

class MyClass {
public:
    inline static int count = 0; // ✅ 合法，类内定义、多个 TU 不冲突
};

这是对变量应用 inline 的第一次正式标准化，也是借鉴了 C 的 inline function 模型。

TU 通俗理解：

每个 .cpp 文件加上它 #include 的所有头文件，预处理完之后，就构成了一个独立的 翻译单元（Translation Unit, TU）。

也就是说：

main.cpp + 所有 #include 的头文件 → 一个 TU
util.cpp + 所有 #include 的头文件 → 另一个 TU

然后编译器会分别把每个 TU 编译成 .o 或 .obj 文件，最后交由链接器统一链接成可执行文件。

如果把变量或函数的定义写进头文件里，那就可能在多个 TU 中重复，必须用 inline 或 static 或 constexpr 这样的关键字让它合法。

6. 如何写一个 “跨多个文件共享的类静态成员变量”

要在 C++ 中正确地 定义一个“跨多个文件共享”的类静态成员变量，要满足 C++ 的两个要求：

1. 类中声明（头文件中）
2. 类外定义（仅在一个 .cpp 文件中）

正确写法（经典方式，适用于 C++98 ~ C++20）

头文件：MyClass.h

#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H

class MyClass {
public:
    static int counter; // ✅ 只是声明，不能在这里初始化（除非 inline 或 constexpr）
};

#endif

源文件：MyClass.cpp

#include "MyClass.h"

int MyClass::counter = 0; // ✅ 必须在类外定义一次，负责分配存储空间

使用它的地方：

#include "MyClass.h"

int main() {
    MyClass::counter++;
}

C++17 起的新写法：inline static（推荐，免 cpp 定义）

你可以这样直接写在头文件中：

// MyClass.h
class MyClass {
public:
    inline static int counter = 0; // ✅ C++17 起，类内定义也分配空间
};

然后就不需要在 .cpp 中再写一遍定义了。

多个翻译单元中 include 这个头文件也不会报 multiple definition，因为 inline 保证了 ODR（One Definition Rule）。

C++20 起更进一步：constinit

如果你想在编译期就初始化，而且保证变量一定初始化（不依赖顺序）：

class MyClass {
public:
    inline static constinit int counter = 0; // C++20，防止未初始化
};