C++（2）- 静态成员函数

在 C++ 中，静态成员函数（static member function）是与类相关联而不是与类的任何特定对象相关联的函数。静态成员函数有以下几个特点：

1. 声明和定义

静态成员函数使用 static 关键字声明。它们可以访问类的静态成员，但不能直接访问非静态成员（因为非静态成员属于具体的对象，而静态成员函数没有对象实例）。

声明

在类声明中使用 static 关键字声明静态成员函数：

class MyClass {
public:
    static void myStaticFunction();
};

定义

在类外部定义静态成员函数时，不需要再次使用 static 关键字：

void MyClass::myStaticFunction() {
    // 函数体
}

2. 访问静态成员函数

静态成员函数可以通过类名直接调用，也可以通过对象调用，但推荐使用类名调用以明确其静态特性。

MyClass::myStaticFunction();  // 通过类名调用
MyClass obj;
obj.myStaticFunction();       // 通过对象调用

3. 静态成员函数的特点

• 无隐式 this 指针：静态成员函数没有隐式的 this 指针，因此不能直接访问非静态成员变量和非静态成员函数。
• 共享数据：静态成员函数可以访问类的静态成员变量，这些变量在所有对象之间共享。
• 全局作用域：静态成员函数在类的作用域内，但可以看作是全局函数，因为它们不依赖于任何特定的对象实例。

4. 示例

以下是一个简单的示例，展示了静态成员函数的使用：

#include <iostream>
#include <string>

class MyClass {
public:
    static int objectCount;  // 静态成员变量

    MyClass() {
        ++objectCount;  // 每创建一个对象，计数加1
    }

    ~MyClass() {
        --objectCount;  // 每销毁一个对象，计数减1
    }

    static void printObjectCount() {
        std::cout << "Number of objects: " << objectCount << std::endl;
    }
};

// 初始化静态成员变量
int MyClass::objectCount = 0;

int main() {
    MyClass::printObjectCount();  // 输出: Number of objects: 0

    {
        MyClass obj1;
        MyClass obj2;
        MyClass::printObjectCount();  // 输出: Number of objects: 2
    }

    MyClass::printObjectCount();  // 输出: Number of objects: 0

    return 0;
}

解释

1. 静态成员变量：objectCount 是一个静态成员变量，它在所有 MyClass 对象之间共享。
2. 构造函数和析构函数：在构造函数中增加 objectCount，在析构函数中减少 objectCount。
3. 静态成员函数：printObjectCount 是一个静态成员函数，它可以访问 objectCount 并打印当前的对象数量。
4. 调用静态成员函数：通过类名 MyClass::printObjectCount() 调用静态成员函数，也可以通过对象调用，但推荐使用类名调用。

5. 静态成员函数的用途

• 工具函数：静态成员函数可以用于实现与类相关的工具函数，这些函数不依赖于具体的对象实例。
• 工厂方法：静态成员函数可以用作工厂方法，用于创建类的实例。
• 全局状态管理：静态成员函数可以用于管理类的全局状态，例如计数器、配置选项等。