学在前面
static关键字在C和C++编程中具有多种用途，根据上下文可改变其行为。下面从五个方面详细解释static关键字在这两种语言中的使用。
static 关键字
1、概念
在C和C++中，static关键字用于声明变量或函数具有静态存储期。即这些变量或函数在程序的整个运行期间都存在，而不是作用域结束时被销毁。
2 、 为什么使用 static
使用static关键字的主要原因包括：
延长变量生命周期：在函数内部声明的static变量，其生命周期会延伸到整个程序运行期间，而不仅仅是该函数被调用时。
限制变量作用域：在文件级（全局）作用域中使用static关键字可以限制变量或函数的作用域，使其仅在声明它的文件内部可见。
控制链接：控制变量或函数的链接属性，使其具有内部链接，即只能在定义它的文件内访问。
实现类成员变量的共享：在C++中，static成员变量被类的所有对象共享，而不是每个对象都有自己的副本。
3 、 如何使用 static
3.1 修饰局部静态变量
在程序的整个运行期间只被初始化一次。
函数调用之间保持其值。
void func()
{
static int count = 0; // 只在第一次调用func时初始化，之后每次调用都会保留上一次的值
count++;
}
3.2 修饰全局静态变量
变量的作用域被限制在定义它们的文件内，其它文件不可见。
static int g_var = 10; // 仅在定义它的文件内可见
3.3 修饰函数
函数的作用域被限制在定义它们的文件内，其它文件不可见。
static void helperFunction(); // 仅在定义它的文件内可被调用
4、何时使用static
局部静态变量：当你需要一个在函数调用之间保持其值的变量时。
全局静态变量：当你需要一个仅在某个文件内使用的全局变量时。
静态函数：当你希望一个函数只在定义它的文件内可见时。
C++中的静态成员变量：当你需要一个类的所有对象共享的数据时。
C++中的静态成员函数：当你需要一个可以访问静态成员变量，但不依赖于特定对象实例的函数时。
5、优缺点
|---------|----------------------------|---------------------------------------------|
| 修饰对象 | 优点 | 缺点 |
| 局部变量 | 可以在函数调用之间保持状态。 | 可能导致资源泄漏或不必要的内存占用（如果变量占用了大量内存或资源）。 |
| 局部变量 | 避免了重复初始化。 | 使得代码更加难以理解和调试，因为状态保持可能引入隐藏的错误。 |
| 函数或全局变量 | 提供了封装和模块化，避免命名冲突。 | 限制了代码的可重用性和灵活性。 |
| 函数或全局变量 | 允许在不同的文件中定义同名变量或函数而不会互相干扰。 | 需要在多个文件中共享数据时，需要额外的机制（如通过接口函数或全局变量加extern）。 |
| 类的数据 成员 | 允许所有对象共享同一个值。 | 访问静态成员变量需要通过类名或对象（尽管类名访问更常见），这可能使代码更加复杂。 |
| 类的数据 成员 | 可以用于实现类级别的计数器、缓存等。 | 需要特别注意多线程环境下的同步问题。 |
| 类的函数 成员 | 可以用来实现与类相关的功能，但不需要访问对象的状态。 | 不能访问非静态成员变量或调用非静态成员函数，限制了其功能。 |
| 类的函数 成员 | 可以用于实现工厂方法、帮助函数等。 | 可能导致设计上的混淆，特别是如果静态成员函数和非静态成员函数具有相似名称时。 |
1、类的静态成员变量
类的静态成员变量可以是常量、引用、指针、类类型等类型，其属于类本身，不与任何类实例绑定。经常被用作类级别的默认值或计数器。
1.1 声明与定义静态成员变量
必须在类内声明，在类外定义，且只能被定义一次，定义时不加static关键字；其初始化不由构造函数完成。
class MyClass {
public:
static int sharedVar_; // 声明静态成员变量，在变量类型前加
static关键字};
int MyClass::sharedVar_ = 0; // 定义静态成员变量，并进行初始化
1.2 如何使用静态成员变量
（1）通过类名访问
int value = MyClass::staticVar_;
（2）通过对象访问（不推荐，但语法上允许）
MyClass obj;
obj.staticVar_ = 5;
int value = obj.staticVar_;
（3）静态成员变量作为默认实参
class MyClass {
public:
constexpr static int DEFAULT_VALUE = 42;
void someMethod(int value = DEFAULT_VALUE) { }
};
1.3 静态成员变量的特征
共享性：所有对象共享同一个静态成员变量。即修改一个对象的静态成员变量会影响所有其它类实例（方便与风险并存）。
类作用域：静态成员变量在类作用域中定义，可以通过类名直接访问，也可以通过对象访问（但不推荐）。
初始化：静态成员变量必须在类外部进行初始化，而不能在类定义中直接初始化；C++11及更高版本允许在类内部初始化常量静态成员变量（但某些编译器可能仍然要求在类外部进行定义）。
生命周期：静态成员变量的生命周期贯穿整个程序运行期间，从程序开始到程序结束。
2、类的静态成员函数
2.1 声明静态成员函数
class MyClass {
public:
static void staticFunction()
{
// 可以直接访问静态成员变量，但不能直接访问非静态成员变量
sharedVar_++;
}
};
2.2 定义静态成员函数
静态成员函数在类内部或外部定义均可。若在类内部定义（即内联定义），则直接编写函数体即可；若在类外部定义，则需要使用"类名::"指定函数属于哪个类，不需要static关键字。
class MyClass {
public:
static void staticFunction()
{
std::cout << "This is a static function." << std::endl; //类内定义
}
};
void MyClass::staticFunction()
{
std::cout << "This is a static function (defined outside the class)." << std::endl; //类外定义
}
2.3 静态成员函数的特征
1、属于类本身
属于类本身，不是类的任何特定对象。因此，它们不能访问类的非静态成员变量。
2、无 this 指针
由于静态成员函数不属于任何对象，因此它们没有this指针。这意味着它们不能访问对象的成员变量（非静态的）或成员函数（非静态的，除非它们是 const 静态成员函数并且只访问 const 成员）。
3、直接通过类名调用
静态成员函数可以直接通过类名调用，而不需要创建类的对象。
4、只能访问静态成员
静态成员函数只能直接访问类的静态成员变量和其它静态成员函数。
5、不能声明为 virtual
静态成员函数不能是虚函数，因为虚函数机制依赖于对象的 this 指针，而静态成员函数没有this指针。