類的靜態成員變量及函數（二十）

        我們正常情況下能通過對象名來訪問 public 成員變量，每個對象的成員變量都是專屬的，成員變量不能在對象之間共享的。我們現在學了這么長時間的 C++，現在又有了一個新的需求：a> 同級在程序運行期間某個類的對象數目；b> 保證程序的安全性（不能使用全局變量）；c> 隨時可以獲取當前對象的數目。

        我們首先想到的是定義一個私有成員變量，然后在構造函數中進行 ++ 操作，在析構函數中進行 -- 操作。我們試著寫下程序

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    int mCount;
public:
    Test()
    {
        mCount++;
    }
    ~Test()
    {
        --mCount;
    }
    int getCount()
    {
        return mCount;
    }
};

Test gTest;

int main()
{
    Test t1;
    Test t2;
    
    printf("gTest.getCount() = %d\n", gTest.getCount());
    printf("t1.getCount() = %d\n", t1.getCount());
    printf("t2.getCount() = %d\n", t2.getCount());
    
    return 0;
}

        我們先來試著編譯下

        那么它打印出來的是都是隨機值，我們在構造函數中的初始化列表中進行初始化為0

        我們看到打印出三個 1，并不是我們所期望的三個 3。這是因為在每次新生成對象調用構造函數時，它都會初始化。那么我們試著定義一個全局變量來試試呢，int gMount = 0

        顯然它是可以滿足的，但是我們的客戶需求里有一條便是不準使用全局變量。所以這個只得放棄。這時我們便想到了靜態成員變量，下來我們來講講靜態成員變量。在 C++ 中可以定義靜態成員變量：a> 靜態成員變量屬于整個類所有；b> 靜態成員變量的聲明周期不依賴于任何對象；c> 可以通過類名直接訪問共有靜態成員變量；d> 所有對象共享類的靜態成員變量；e> 可以通過對象名訪問公有靜態成員變量。靜態成員變量的特性：1、在定義時直接通過 static 關鍵字修飾；2、靜態成員變量需要在類外單獨分配空間；3、靜態成員變量在程序內部位于全局數據區。它的語法規則是：Type ClassName::VarName = value；

        下來我們使用靜態成員變量來看看是否會滿足要求，程序如下

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    static int mCount;
public:
    Test() : mCount(0)
    {
        mCount++;
    }
    ~Test()
    {
        --mCount;
    }
    int getCount()
    {
        return mCount;
    }
};

Test gTest;

int main()
{
    Test t1;
    Test t2;
    
    printf("gTest.getCount() = %d\n", gTest.getCount());
    printf("t1.getCount() = %d\n", t1.getCount());
    printf("t2.getCount() = %d\n", t2.getCount());
    
    return 0;
}

        我們編譯下看看

        我們看到報錯了，要在全局數據區進行初始化，我們加上 int Test::mCount = 0；并且去掉構造函數中初始化列表的初始化，再次編譯

        我們看到已經實現了哈，那么我們是否可以放心的交給用戶了哈。仔細看下，我們的程序沒完成第三條需求，隨時可以獲取當前對象的數目。如果我們沒有定義對象的話，那么我們這個程序是否還可以完成功能呢？肯定不行了。

        那么我們嘗試將 mCount 屬性改為 public 呢，看看是否可以滿足，程序如下

#include <stdio.h>

class Test
{
public:
    static int mCount;
public:
    Test()
    {
        mCount++;
    }
    ~Test()
    {
        --mCount;
    }
    int getCount()
    {
        return mCount;
    }
};

int Test::mCount = 0;

int main()
{
    printf("mCount = %d\n", Test::mCount);
    
    return 0;
}

        結果如下

        我們看到當沒有定義對象的時候，它的數目是 0。但是這樣做是不安全的，我們在 main 函數中將 mCount 手動改為 100，看看結果還是 0 嗎？

        我們看到它變成 100 了。也就是說，這是不安全的。所以這個方法不可取。那么我們這時就需要分析問題了，我們需要什么呢？不依賴對象就可以訪問靜態成員變量，必須保證靜態成員變量的安全性，方便快捷的獲取靜態成員變量的值。在 C++ 中可以定義靜態成員函數：a> 靜態成員函數是類中特殊的成員函數；b> 靜態成員函數屬于整個類所有；c> 可以通過類名直接訪問公有靜態成員函數；d> 可以通過對象名訪問公有靜態成員函數。它的定義便是直接通過 static 關鍵字修飾成員函數。

        下來我們試試靜態成員函數，程序如下

#include <stdio.h>

class Demo
{
private:
    int i;
public:
    int getI();
    static void staticFunc(const char* s);
    static void staticSetI(Demo& d, int v);
};

int Demo::getI()
{
    return i;
}

void Demo::staticFunc(const char* s)
{
    printf("staticFunc: %s\n", s);
}

void Demo::staticSetI(Demo& d, int v)
{
    d.i = v;
}

int main()
{
    Demo::staticFunc("mian begin...");
    
    Demo d;
    
    Demo::staticSetI(d, 10);
    
    printf("d.i = %d\n", d.getI());
    
    Demo::staticFunc("mian end...");
    
    return 0;
}

        結果如下

        那么我們試試能否直接在 staticSetI 函數中對 i = v 呢？（去掉 Demo& d），我們試試

        它報錯了，因為靜態成員函數不能直接訪問普通成員變量。下面我們關于靜態成員函數和普通成員函數的區別做了一個對比，如下圖所示

        那么關于我們之前提出的需求，我們可以利用靜態成員函數來滿足，程序如下

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    static int mCount;
public:
    Test()
    {
        mCount++;
    }
    ~Test()
    {
        --mCount;
    }
    static int getCount()
    {
        return mCount;
    }
};

int Test::mCount = 0;

int main()
{
    printf("mCount = %d\n", Test::getCount());
    
    Test t1;
    Test t2;
    
    printf("t1.getCount() = %d\n", t1.getCount());
    printf("t2.getCount() = %d\n", t2.getCount());
    
    Test* pt = new Test();
    
    printf("t2.getCount() = %d\n", pt->getCount());
    
    delete pt;
    
    printf("t2.getCount() = %d\n", pt->getCount());
    
    return 0;
}

        我們看看編譯結果

        我們看到已經滿足客戶的需求了。通過對靜態成員變量和函數的學習，總結如下：1、類中可以通過 static 關鍵字定義靜態成員變量；2、靜態成員變量隸屬于類所有，每一個對象都可以訪問靜態成員變量；3、靜態成員變量在全局數據區分配空間，它的生命周期為程序運行期；4、靜態成員函數是類中特殊的成員函數；5、靜態成員函數沒有隱藏的 this 指針，它可以通過類名直接訪問；6、靜態成員函數只能直接訪問靜態成員變量（函數）。

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