C++中静态成员应用方法的探讨

张艺涛 沈木子 方欢

摘要：针对C++中静态数据成员在多文件编译环境中存在的问题，该文深入分析了 C++语言中类静态数据成员的声明和访问方法，定位利用全局变量来实现多文件编译的弊端，利用extern关键字修饰变量来实现多文件编译的思路，并详细阐述多文件编译中extern的用法，并举了相应的例子来进行例证。

关键词：C++语言;静态成员;static;extern;多文件编译

1 引言

静态数据成员用static修饰的数据成员具有静态生存期，可供函数来调用该全局变量完成一定需要，可应用局部变量或应用于类中的成员变量。static修饰全局变量，局部变量，函数，作用范围在同一文件内。extern修饰变量的声明以及函数的声明，作用范围在本文件及多文件范围。两者的声明、定义、存储却是不同的。

一个类中声明一个私有数据成员并以static修饰，在类外使用类名限定对该成员进行定义和初始化，实现该变量具有静态生存期，以及static修饰函数成员。在多文件编译下，类中staitc修饰的变量，编译器是无法识别。针对这一问题，本文提出使用extern关键字，用于静态数据成员的多文件编译，并对静态数据成员的定义和调用等问题进行了总结。

2 存在的问题

以一段程序关于点位置的移动来说明，如图1所示，采用多文件方法将原本的程序分为三部分，其中Point.h文件中声明一个类，以及类中的无参、有参构造函数、拷贝构造函数、析构函数、普通函数和一些数据成员;这些类的成员函数在Point.cpp中进行定义和初始化，其中static修饰的类中变量，用类名限制并进行初始化。在static修飾的数据成员用于多文件时，在编译过程中会出现各种错误如图2所示。

3 问题探索

从图2可以看出，编译该段代码过程中，在Point.cpp文件中出现各种错误，在确定代码准确无误的情况下，发现问题可能在static修饰的函数以及数据成员。原程序中的static修饰的count去除，仅剩static修饰的函数，编译代码并运行，代码运行正常。

问题转向static修饰的私有变量。

类的静态成员在类定义之外再加以定义，编译器是否无法找到为它们专门分配的空间呢？在类中直接对其赋值并以const进行修饰。const修饰的量是常量，无法对其再赋值，将该代码所有有关count的代码都删去，在另一编译文件引用count，并输出该值。代码如下：

在图5中Point类中声明一个extern变量，会发现编译出现问题count的指定存储类别，说明当声明一个类的时候并无extern变量的存储空间，而在源文件中对于extern只是声明，编译器没有实际意义上的赋予存储空间，只有在定义后，编译器在此标记存储空间在执行时加载内并初始化，间接说明extern修饰的变量无法在类中使用。extern可以置于变量或者函数前，以表示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时，在其他模块中寻找在其定义全局变量在外部使用声明时，extern关键字是必须的，如果变量没有extern修饰且没有显式的初始化，同样成为变量的定义，因此此时必须加extern，而编译器在此标记存储空间在执行时加载内并初始化为0。而局部变量的声明不能有extern的修饰，且局部变量在运行时才在堆栈部分分配内存。全局变量或函数本质上讲没有区别，函数名是指向函数二进制块开头处的指针。而全局变量是在函数外部声明的变量。函数名也在函数外，因此函数也是全局的。声明可以是多次，但是定义只能是一次，否则编译器会出错。extern int i;为声明，不是定义。int;既是声明也是义。使用externa 来声明一个数组时，extern char p[];定义于 .h文件.当用指针extern char *p;声明在.h文件中是错误的。将会导致系统崩溃。p在这里被声明为extern char* p ，而它原来的定义却char p[10].这种情况，当用p[i]这种形式提取这个声明的内容时，实际上得到的是一个字符。但按照上面的方法，编译器却把它当成是一个指针，把ASCII字符解释成为地址显然出错，如果此时程序无意义，不会污染空间内容。否则，会污染程序地址空间的内容，并出现莫名其妙的错误。

5 总结

对比static以及extern关键字，阐明两者相同与区别，同时发现static关键字在多文件编译单元的弊端，使用关键字extern解决多文件编译问题，最后总结extern用法。此次实验不仅是static以及extern的用法说明，更是在代码繁多情况下，多文件来编译使编写代码区块分工明确。当代码的内容变得复杂，既不会使程序员混淆，同时也能更好地完成任务。

参考文献：

[1] 赵娟.C++语言中共享机制的实现[J].电脑知识与技术，2019，15（4）：212-213.

[2] 张永，方安仁，刘治生.C++语言中静态数据成员的研究[J].陕西理工学院学报：自然科学版，2005，21（4）：22-24.

[3] 聂丰英.浅谈静态成员在C++中的应用[J].硅谷， 2008（17）：27-27.

[4] 郑莉.C++语言程序设计[M].4版.北京：清华大学出版社，2012.

【通联编辑：王力】