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C++ static静态成员函数详解

在类中,static 除了可以声明静态成员变量,还可以声明静态成员函数。普通成员函数可以访问所有成员(包括成员变量和成员函数),静态成员函数只能访问静态成员。

编译器在编译一个普通成员函数时,会隐式地增加一个形参 this,并把当前对象的地址赋值给 this,所以普通成员函数只能在创建对象后通过对象来调用,因为它需要当前对象的地址。而静态成员函数可以通过类来直接调用,编译器不会为它增加形参 this,它不需要当前对象的地址,所以不管有没有创建对象,都可以调用静态成员函数。

普通成员变量占用对象的内存,静态成员函数没有 this 指针,不知道指向哪个对象,无法访问对象的成员变量,也就是说静态成员函数不能访问普通成员变量,只能访问静态成员变量。

普通成员函数必须通过对象才能调用,而静态成员函数没有 this 指针,无法在函数体内部访问某个对象,所以不能调用普通成员函数,只能调用静态成员函数。

静态成员函数与普通成员函数的根本区别在于: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,只能访问静态成员(包括静态成员变量和静态成员函数)。

下面是一个完整的例子,该例通过静态成员函数来获得学生的总人数和总成绩:
#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
public:
    Student(char *name, int age, float score);
    void show();
public:  //声明静态成员函数
    static int getTotal();
    static float getPoints();
private:
    static int m_total;  //总人数
    static float m_points;  //总成绩
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
};

int Student::m_total = 0;
float Student::m_points = 0.0;

Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){
    m_total++;
    m_points += score;
}
void Student::show(){
    cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<",成绩是"<<m_score<<endl;
}
//定义静态成员函数
int Student::getTotal(){
    return m_total;
}
float Student::getPoints(){
    return m_points;
}

int main(){
    (new Student("小明", 15, 90.6)) -> show();
    (new Student("李磊", 16, 80.5)) -> show();
    (new Student("张华", 16, 99.0)) -> show();
    (new Student("王康", 14, 60.8)) -> show();

    int total = Student::getTotal();
    float points = Student::getPoints();
    cout<<"当前共有"<<total<<"名学生,总成绩是"<<points<<",平均分是"<<points/total<<endl;

    return 0;
}
运行结果:
小明的年龄是15,成绩是90.6
李磊的年龄是16,成绩是80.5
张华的年龄是16,成绩是99
王康的年龄是14,成绩是60.8
当前共有4名学生,总成绩是330.9,平均分是82.725

总人数 m_total 和总成绩 m_points 由各个对象累加得到,必须声明为 static 才能共享;getTotal()、getPoints() 分别用来获取总人数和总成绩,为了访问 static 成员变量,我们将这两个函数也声明为 static。

C++中,静态成员函数的主要目的是访问静态成员。getTotal()、getPoints() 当然也可以声明为普通成员函数,但是它们都只对静态成员进行操作,加上 static 语义更加明确。

和静态成员变量类似,静态成员函数在声明时要加 static,在定义时不能加 static。静态成员函数可以通过类来调用(一般都是这样做),也可以通过对象来调用,上例仅仅演示了如何通过类来调用。

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