（面试常问）C++中的static关键字——静态局部、静态全局、静态函数、静态与单例线程安全性（C++11之后）等

作者：求一个demo

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内容通俗易懂，没有废话，文章最后是面试常问内容 （建议通过标题目录学习）

废话不多说，我们直接开始------>>>>>>

一、static关键字

1、介绍：在函数内部定义变量时，程序运行到定义变量的地方，会为定义的变量等在栈区分配空间，函数结束则释放。如果想要一直保留这个变量，可以定义为全局变量，但是全局变量谁都可以用。所以可以使用static关键字解决这个问题。

2、特点：

（1）如果static变量在定义时未赋值，编译的时候会默认赋值为0。

（2）static主要影响着变量的生命周期、作用域和存储位置。

①作用域：名字可以使用的区域。

②生命周期：在程序执行过程中对象存在的区间。

二、static静态局部变量

1、含义：静态局部变量是在函数内定义，并用static关键字修饰的变量。

2、特点：

①作用域：仍然只在定义它的函数内部可见。

②生命周期：整个程序运行期间都存在，而不是普通局部变量那样在函数调用结束后销毁。

③存储位置：存储在静态存储区（而非栈区）。

④初始化：只在第一次执行到定义位置处才初始化，后面都在第一次初始化的基础上进行操作，延长了变量的生命周期。

3、示例：

三、static静态全局变量

1、含义：在全局作用域中定义static关键字。

2、特点：

①作用域：具有内部链接（internal），从原来的整个程序变为当前文件（extern声明也不行）。

②生命周期：仍然是整个程序运行期间。

③存储位置：存储在静态存储区。

④与普通全局变量区别：普通全局变量具有外部链接(external)，可以在其他文件中通过extern访问。

3、示例：

// add.c
static int global_val = 27;   //static 修饰全局变量

//other.c
extern global_val;
int main()
{
	printf("%d", global_val);//会显示链接错误，无法执行
	return 0;
}

四、static修饰函数

1、含义：在全局作用域中定义的static函数。

static void utility() {  // 静态函数
    // 函数实现
}

2、特点：

①作用域：当前文件。

②生命周期：程序运行结束。

③存储位置：全局区（仍在代码段中存储）。

④与普通函数区别：普通函数默认有外部链接，可以在其他文件中使用。

⑤静态成员函数不能调用非静态成员函数(静态成员函数没有隐藏的this指针，所以不能访问非静态成员)。非静态成员函数可以调用静态成员函数。

3、示例：

// add.c
static int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

//other.c
extern add(int a, int b);
int main()
{
	printf("%d", add(10, 20));//会显示链接错误，无法执行
	return 0;
}

五、static成员初始化

1、含义：静态成员变量不能在定义对象时进行初始化（即不能在构造函数中进行初始化），一定要在类外进行初始化（因为静态成员不属于某个对象，而是属于类）。不过静态const可以在类内进行初始化，因为静态const属于类而不是某个对象（非静态const在C++11之前不能直接在类内进行初始化，不过可以在构造函数初始化列表中初始化，因为非静态成员变量属于对象所有，每个对象对应的值可能不同）。

2、示例：

六、总结

1、静态数据成员：

①非静态成员函数内，可以访问静态成员变量。

②静态成员函数内，可以访问静态成员变量。

③静态成员函数内，不可以访问非静态成员变量。

④即"所有的成员函数内，都可以访问静态成员变量"

2、静态成员函数：

①对象可以直接访问静态成员函数。

②类可以直接访问静态成员函数（A::temp()）。

③类的静态成员函数内，不能直接访问this指针和对象的数据成员。

④类的静态成员函数内，只能访问类的数据成员（也就是静态数据成员）。

3、其他：

①静态成员变量使用前必须先初始化（即在类外定义），如int A::temp = 0;

②静态成员变量为所有类对象所共享，也受访问限定符(public、private等)的限制。

③静态成员函数不能调用非静态成员函数，非静态成员函数可以调用静态成员函数。

④静态成员函数没有隐藏的this指针，所以静态成员函数可以访问类的静态成员，但是不能访问类的非静态成员（如何让类的静态成员函数访问非静态成员变量？可以把对象的指针或者引用当作参数传递给静态成员函数，如此一来，静态成员函数就能通过这个指针或引用访问对象的非静态成员。）。

七、校招面试常问内容

1、static关键字的用法？

2、静态成员变量和静态成员函数的区别？

3、static关键字的存储位置？程序内存布局如何？

（1）存储位置：静态存储区。

（2）程序内存布局：

①代码段：函数代码。

②数据段：已初始化的静态/全局变量。

③BSS段：未初始化的静态/全局变量。

④栈：局部变量、函数调用栈。

⑤堆：动态分配的内存。

4、static与单例模式的关系？

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance; // 静态局部变量保证线程安全（C++11起）
        return instance;
    }
private:
    Singleton() {} // 私有构造函数
};

①利用静态局部变量的线程安全特性（C++11之后）（在C++11之前，实现线程安全的单例模式，通常使用锁机制保证多线程环境下只有一个实例被创建。在C++11之后，静态局部变量的初始化是线程安全的，这意味着当一个线程正在初始化静态局部变量时，其他线程被阻塞，直到初始化完成）。

②避免全局变量，实现延迟初始化。

最后，如有不足和错误的地方，期待私信指正！