static 是什么？

static 是C++中的一個修飾符，它用來控制變量的存儲方式和可見性。

為什么要用static

因為函數內部定義的變量，當程序執行到它的定義處時，編譯器為它在棧上分配空間，函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時會釋放掉。如果想將函數中此變量的值保存至下一次調用時，如何實現？使用全局的變量（使得在此函數中定義的變量，不僅僅只受此函數控制）。static 關鍵字則可以很好的解決這個問題。

什么時候用

當需要一個數據對象為整個類而非某個對象服務，同時又力求不破壞類的封裝性，即要求此成員隱藏在類的內部，對外不可見時，可將其定義為靜態數據。

靜態數據的存儲

全局（靜態）存儲區

全局（靜態）存儲區：分為 DATA 段和 BSS 段。DATA 段（全局初始化區）存放初始化的全局變量和靜態變量；BSS 段（全局未初始化區）存放未初始化的全局變量和靜態變量。程序運行結束時自動釋放。其中BBS段在程序執行之前會被系統自動清0，所以未初始化的全局變量和靜態變量在程序執行之前已經為0。存儲在靜態數據區的變量會在程序剛開始運行時就完成初始化，也是唯一的一次初始化。

在 C++ 中 static 的內部實現機制：

靜態數據成員要在程序一開始運行時就必須存在。因為函數在程序運行中被調用，所以靜態數據成員不能在任何函數內分配空間和初始化。

這樣，它的空間分配有三個可能的地方，一是作為類的外部接口的頭文件，那里有類聲明；二是類定義的內部實現，那里有類的成員函數定義；三是應用程序的 main() 函數前的全局數據聲明和定義處。

靜態數據成員要實際地分配空間，故不能在類的聲明中定義（只能聲明數據成員）。類聲明只聲明一個類的"尺寸和規格"，并不進行實際的內存分配，所以在類聲明中寫成定義是錯誤的。它也不能在頭文件中類聲明的外部定義，因為那會造成在多個使用該類的源文件中，對其重復定義。

static 被引入以告知編譯器，將變量存儲在程序的靜態存儲區而非棧上空間，靜態數據成員按定義出現的先后順序依次初始化，注意靜態成員嵌套時，要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。

優勢

可以節省內存，因為它是所有對象所公有的，因此，對多個對象來說，靜態數據成員只存儲一處，供所有對象共用。靜態數據成員的值對每個對象都是一樣，但它的值是可以更新的。只要對靜態數據成員的值更新一次，保證所有對象存取更新后的相同的值，這樣可以提高時間效率。

C/C++ 中static的作用

1. 在修飾變量的時候，static 修飾的靜態局部變量只執行初始化一次，而且延長了局部變量的生命周期，直到程序運行結束以后才釋放。
2. static 修飾全局變量的時候，這個全局變量只能在本文件中訪問，不能在其它文件中訪問，即便是 extern 外部聲明也不可以。
3. static 修飾一個函數，則這個函數的只能在本文件中調用，不能被其他文件調用。static 修飾的變量存放在全局數據區的靜態變量區，包括全局靜態變量和局部靜態變量，都在全局數據區分配內存。初始化的時候自動初始化為 0。
4. 不想被釋放的時候，可以使用static修飾。比如修飾函數中存放在棧空間的數組。如果不想讓這個數組在函數調用結束釋放可以使用 static 修飾。
5. 考慮到數據安全性（當程序想要使用全局變量的時候應該先考慮使用 static）。

面向過程中的static

靜態全局變量

靜態全局變量在全局數據區分配內存，未經初始化的會被程序自動初始化為0（自動變量的值是隨機的，除非它被顯式初始化），在聲明它的整個文件都是可見的，而在文件之外是不可見的；

優點：靜態全局變量不能被其它文件所用；其它文件中可以定義相同名字的變量，不會發生沖突。

全局變量和全局靜態變量的區別

1. 全局變量是不顯式用 static 修飾的全局變量，全局變量默認是有外部鏈接性的，作用域是整個工程，在一個文件內定義的全局變量，在另一個文件中，通過 extern 全局變量名的聲明，就可以使用全局變量。
2. 全局靜態變量是顯式用 static 修飾的全局變量，作用域是聲明此變量所在的文件，其他的文件即使用 extern 聲明也不能使用。

靜態局部變量

靜態局部變量在全局數據區分配內存，在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化，即以后的函數調用不再進行初始化，一般在聲明處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程序自動初始化為0，它始終駐留在全局數據區，直到程序運行結束。但其作用域為局部作用域，當定義它的函數或語句塊結束時，其作用域隨之結束。

面向對象中的static

靜態數據成員

對于非靜態數據成員，每個類對象都有自己的拷貝。而靜態數據成員被當作是類的成員。無論這個類的對象被定義了多少個，靜態數據成員在程序中也只有一份拷貝，由該類型的所有對象共享訪問。也就是說，靜態數據成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說，靜態數據成員只分配一次內存，供所有對象共用。所以，靜態數據成員的值對每個對象都是一樣的，它的值可以更新；

1. 在類內數據成員前加上 static 關鍵字，即為靜態數據成員
2. 對于類靜態數據成員，無論有多少個該類的對象，該靜態數據成員在內存中只有一份拷貝(其他普通數據成員，每個類對象都有自己的內存拷貝)，該靜態數據成員由所有該類對象共享
3. 靜態數據成員存儲在全局數據區，在定義時分配存儲空間，程序運行結束時銷毀
4. 靜態數據成員不能再類中定義和初始化，只能在類中聲明，在類外進行定義和初始化，默認初始化為0
5. 靜態數據成員的初始化為 <類型名> <類名>::<變量名> = <值>
6. 靜態數據成員遵從 public private protected 訪問規則
7. 靜態數據成員可以直接使用類名加作用域運算符(::)直接訪問 <類名>::<變量名>(訪問規則允許的情況下)

靜態成員函數

與靜態數據成員一樣，我們也可以創建一個靜態成員函數，它為類的全部服務而不是為某一個類的具體對象服務。靜態成員函數與靜態數據成員一樣，都是類的內部實現，屬于類定義的一部分。普通的成員函數一般都隱含了一個this指針，this指針指向類的對象本身，因為普通成員函數總是具體的屬于某個類的具體對象的。通常情況下，this是缺省的。如函數fn()實際上是this->fn()。但是與普通函數相比，靜態成員函數由于不是與任何的對象相聯系，因此它不具有this指針。從這個意義上講，它無法訪問屬于類對象的非靜態數據成員，也無法訪問非靜態成員函數，它只能調用其余的靜態成員函數。

• 出現在類體外的函數定義不能指定關鍵字static；
• 靜態成員之間可以相互訪問，包括靜態成員函數訪問靜態數據成員和訪問靜態成員函數；
• 非靜態成員函數可以任意地訪問靜態成員函數和靜態數據成員；
• 靜態成員函數不能訪問非靜態成員函數和非靜態數據成員，因為靜態成員函數屬于整個類，在類實例化對象之前就已經分配空間了，而類的非靜態成員必須在類實例化對象后才有內存空間；
• 由于沒有this指針的額外開銷，因此靜態成員函數與類的全局函數相比速度上會有少許的增長；
• 調用靜態成員函數，可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個類的對象或指向類對象的指針調用靜態成員函數，也可以直接使用如下格式：
  ＜類名＞::＜靜態成員函數名＞（＜參數表＞）
  調用類的靜態成員函數。

注意：不能將靜態成員函數定義為虛函數。