今天想讲解一下C++中的static关键字的使用  ---  改变生命周期和改变作用域(链接属性)

static关键字的作用包括3条

1. static最重要的功能是隐藏

2.  static变量存放在静态存储区，所以它具备持久性

3. 也是因为static变量存放在静态存储区，所以它默认值是0

全局变量

我们知道，在C++中，全局变量是在所有函数体的外部定义的，程序的所有部分(其他文件的代码)都可以使用. 全局变量不受作用域的影响，它的生命周期一直到程序的结束。

全局变量也不是可以随便写在哪里，它得出现在所有的function, main,类定义之外的文件作用域里。

• 定义位置必须是翻译单元顶层（即 .cpp 文件最外层），且不能嵌套在任何花括号内
• 如果只声明不定义（比如用 extern int age;），那得确保某处有且仅有一个定义，否则链接失败
• 头文件.h文件里绝不能放定义（如 int age = 20;），否则多文件包含会触发 ODR 违规，报错 multiple definition of 'age

对于全局变量，extern声明和定义的区别很关键

extern不是 “声明一个全局变量”，而是 “告诉编译器，这是个全局变量，在别处定义了，我只是用它，不占用内存”

• 定义语句：int age = 300;  -----  分配存储，只能出现一次
• 声明语句：extern int age; ----- 不分配空间，可出现在多个文件中（包括头文件）
• 常见错误：在头文件.h文件里写 extern int age = 10; ----    = 10 让它变成定义，导致重复定义

static关键字 第1条解析 -- 隐藏

 我们来看一个例子

a.cpp

char x = 'A'; //全局变量
void msg()
{
   printf("Hello\n");
}

b.cpp

int main(void)
{
     extern char x; // extern关键字表示这是来自外部的一个全局变量
     printf("%c ", x);
  
     (void)msg();

     return 0;
}

输出结果  A Hello

这个例子中，我们可以看到，在a.cpp定义的全局变量x和全局函数msg, 都可以在b.cpp中使用  

那么，现在我想a.cpp中的这个全局变量和全局函数对其他文件隐藏，也就是说，其他文件比如b.cpp压根就看不到它，当然也不能使用它，怎么办呢 =>  这就要用到static关键字

在全局作用域(函数外，类外)使用static,它的核心作用是内部链接

含义：  被修饰的变量，函数或者对象， 只对“当前编译单元(.cpp文件)”可见

效果： 其他.cpp文件即使使用extern,也无法链接到它

#include <iostream>
using namespace std;

//static 隐藏全局变量，仅本文件可见
static int g_inner_val = 10;

//static 隐藏全局函数，仅本文件可见
static void inner_func()
{
      cout << "inner_func: 仅test.cpp可见" << endl;
}

//static 隐藏全局结构体实例， 仅本文件可见
static struct InnerObj
{
    void show()
    {
         cout << "g_inner_val = " << g_inner_val << endl;
    }
} g_inner_obj;

void public_func()
{
     cout << "public_func: 外部可调用" << endl;
     inner_func();  //本文件内部可以调用static 函数
     g_inner_obj.show(); //本文件内部可以调用static 对象
}

static关键字 第2条解析 -- 改变存储期，保持变量内容的持久

存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化. 共有2种变量存储在静态存储区，全局变量和static变量 (像上面例子在全局变量前面加上static关键字，那这个变量是静态全局变量，它既是全局变量，又是静态变量，static的作用是隐藏它)

生命周期： 程序启动时分配内存(静态存储区)，程序结束才释放

 我们来看一个例子，在函数内部的局部变量前加上static关键字，让这个局部变量存储在静态存储区  => 它经常用来实现计数器，单列模式

Counter.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

void TestCounter()
{
      // 静态局部变量，只会初始化1次
      static int count = 0;
      count++;
      cout << "count = " << count << endl;
      
}

int main()
{
    TestCounter(); // 1
    TestCounter(); // 2
    TestCounter(); // 3

    return 0; 
     
}

 上面的例子中，可以看出，用static来修饰函数内的局部变量，有以下作用

• 改变生命周期， 从栈区自动变量(函数结束销毁)变为静态存储区变量(程序结束才销毁).
• 只初始化一次:  第一次执行到定义语句时初始化，后续调用函数不会重复初始化.
• 保留变量值:函数多次调用时，变量会保留上一次的值
• 作用域仅限当前函数，外部无法访问
• 适合需要持久化状态的场景 (如 计数，缓存)

static关键字修饰类的成员

上面我们已经讲到static关键字修饰全局变量/函数，修饰函数内的局部变量。现在我们想来说一说用static关键字来修饰类中的成员，包括成员变量和成员函数

static静态数据成员是类的成员，而不是对象的成员

类的static静态成员函数属于整个类，而不是类的对象，所以它没有this指针. 这就导致了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数

     关于这点，可以参看问我以前写的文章   https://www.cnblogs.com/wphl-27/p/18011014

  1. static类的静态成员变量

• 所有对象共享同一个静态变量，不占用对象内存
• 必须在类外初始化(类内仅声明)
• 可通过类名：：变量名 或 对象.变量名 访问

    2. static类的静态成员函数

• 属于类，不属于某个对象，无this指针
• 只能访问静态成员(静态变量/静态函数)，不能访问非静态成员
• 直接通过类名：：函数名 () 调用，无需创建对象。

总结