c++ static關(guān)鍵字的進階-面試中的快問快答

摘要：static用法是面試過程中的高頻問題，本文由淺入深地總結(jié)出static的一些細節(jié)。

正文

static關(guān)鍵字其實不難，簡單的歸納成八股文：

• 不考慮類的情況

???? 隱藏 -所有不加static的全局變量和函數(shù)具有全局可見性，可以在其他文件中使用，加了之后只能在該文件所在的編譯模塊中使用，即內(nèi)部連接 默認(rèn)初始化為0，包括未初始化的全局靜態(tài)變量與局部靜態(tài)變量，都存在全局未初始化區(qū) 靜態(tài)變量在函數(shù)內(nèi)定義，始終存在，且只進行一次初始化，具有記憶性，其作用范圍與局部變量相同，函數(shù)退出后仍然存在，但不能使用。

• 考慮類的情況

?static成員變量：只與類關(guān)聯(lián)，不與類的對象關(guān)聯(lián)。定義時要分配空間， 不能在類聲明中初始化，必須在類定義體外部初始化 ，初始化時不需要標(biāo)示為static；可以被非static成員函數(shù)任意訪問。

?static成員函數(shù)：不具有this指針，無法訪問類對象的非static成員變量和非static成員函數(shù)； 不能被聲明為const、虛函數(shù)和volatile ；可以被非static成員函數(shù)任意訪問。

面試過程中，如果你能夠答出上面的知識點，那么恭喜你，基本掌握static的特點，但過于表面。面試官可能會繼續(xù)追問你：

1.你說static靜態(tài)局部變量只會初始化一次，那么具體是怎么實現(xiàn)的呢？

????簡單來說就是static修飾的局部靜態(tài)變量附近存放著1字節(jié)的標(biāo)識位(最多可以標(biāo)識8個靜態(tài)變量)用來標(biāo)識該變量是否初始化。此外，編譯器還會在標(biāo)識位附近加鎖用來保證局部靜態(tài)變量的初始化線程安全。

2.static成員變量為什么不能在類的聲明中初始化，必須要在類定義體外初始化？

????靜態(tài)成員變量屬于類，而不屬于對象，因此，靜態(tài)成員變量只有一份副本，不像非靜態(tài)成員變量那樣每個對象都擁有自己的一份。如果在類聲明中初始化，那么可能就會出現(xiàn)重復(fù)初始化，導(dǎo)致鏈接的時候報錯，所以在類外初始化主要是為了保證只初始化一次。

3.按照上一個問題，你說靜態(tài)成員變量在類定義體外顯式地初始化是為了保證只初始化一次，那為什么不能像靜態(tài)局部變量采用標(biāo)識位來保證只初始化一次呢？

????可以從生命周期上來切入，首先靜態(tài)局部變量的生命周期是從第一次執(zhí)行到定義靜態(tài)局部變量的語句時到程序結(jié)束，所以可以設(shè)置標(biāo)識位來避免重復(fù)定義。而靜態(tài)成員對象的生命周期和類聲明周期一樣，程序開始到程序結(jié)束，在編譯期間就已經(jīng)為靜態(tài)成員變量分配內(nèi)存了，所以沒辦法進行判斷。換句話說，靜態(tài)局部變量可以理解為運行時，當(dāng)然可以校驗標(biāo)識位，但是靜態(tài)成員變量是編譯時，邏輯已經(jīng)固定，不存在動態(tài)來判斷標(biāo)識位。

4.static成員函數(shù)為什么不能被聲明為const，virtual和volatile？

??? const：const 成員函數(shù)是用來保證對象的常量性不變，即在該函數(shù)中不會修改對象的成員變量。但是 static 成員函數(shù)并不依賴于特定的對象，它只是屬于類本身，因此沒有必要將其聲明為 const。

??? virtual：virtual 是用來實現(xiàn)多態(tài)的關(guān)鍵字，它只適用于非靜態(tài)成員函數(shù)。static 成員函數(shù)不依賴于任何對象，也就無法實現(xiàn)多態(tài)特性，因此不能被聲明為virtual。?????????????? ??? volatile：volatile 關(guān)鍵字用于指示編譯器在優(yōu)化代碼時不應(yīng)該對變量進行緩存或優(yōu)化。但是 static 成員函數(shù)并不訪問任何對象的狀態(tài)，也不受任何對象狀態(tài)的影響，因此沒有必要使用 volatile 修飾符。

5.順便擴展下，為什么函數(shù)在類定義體里面定義不會出現(xiàn)重復(fù)定義的問題？

????首先，在類定義體里面定義函數(shù)，默認(rèn)都是內(nèi)聯(lián)的，內(nèi)聯(lián)函數(shù)就是在調(diào)用該函數(shù)出進行插入代碼段，所以不會出現(xiàn)重復(fù)定義的問題。但是，在內(nèi)聯(lián)函數(shù)的《 條款30 透徹了解inlining的里里外外 》中得出，內(nèi)聯(lián)與否其實是編碼器自己決定的，但如果該函數(shù)比較大或者復(fù)雜，編譯器可能會決定不將其作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理，而采用普通函數(shù)的方式來處理。這時候，該函數(shù)的實現(xiàn)代碼仍然會被放在一個單獨的代碼段中，但在需要調(diào)用該函數(shù)的地方，編譯器會插入一條跳轉(zhuǎn)指令來調(diào)用該函數(shù)。因此，這種方式仍然可以提高代碼的重用性和可維護性，但不能像內(nèi)聯(lián)函數(shù)一樣提高程序的執(zhí)行效率。

至此，總結(jié)完畢，內(nèi)容如有不對可以私信或留言，歡迎請批評指正，如果覺著內(nèi)容對你有點幫助，可以 關(guān)注 本 公眾號 點擊 在看 ， 轉(zhuǎn)發(fā) 。