C++ static成員詳解：靜態局部變量與類靜態成員

1. static局部變量

函數內部聲明，生命週期贯穿整個程序，初始化僅一次（首次經過定義語句時）。

size_t count_calls() {
    static size_t ctr = 0; // 僅初始化一次
    return ++ctr;
}

int main() {
    for(size_t i=0; i!=10; ++i)
        cout << count_calls() << endl; // 輸出 1 2 3 ... 10
}

特性：保持跨調用狀態，線程不安全（C++11起局部static初始化線程安全）。

2. 類static成員

優勢

• 不破壞封裝（非全局變量）
• 屬於類而非對象，節省內存
• 訪問受類訪問控制（private/protected/public）

聲明與定義

class Account {
public:
    void applyInterest() { amount += amount * interestRate; }
    static double rate() { return interestRate; }
    static void rate(double newRate) { interestRate = newRate; }
private:
    static double interestRate; // 聲明
    double amount;
};

// 類外定義（必須，且僅一次）
double Account::interestRate = 0.05; 

// 使用
Account::rate(0.07);      // 類名調用
Account ac; ac.rate();    // 對象調用
Account* p = ∾ p->rate(); // 指針調用

static成員函數特點

• **無this指針**
• 不能聲明為const/volatile/virtual
• 只能訪問static成員
• 可作為普通函數指針：`double (*pf)() = &Account::rate;`

static數據成員

• 可為任意類型
• **必須在類外定義初始化**（const整型除外）
• 可作為默認實參：`void f(int x = Account::interestRate);`

3. 特殊：const static整型成員

**唯一可在類內初始化的static成員**（需常量表達式）：

class Account {
    static const int period = 30; // 類內初始化合法
    static double daily_tbl[period]; // 可用作數組維度
    // ...
};
// 若需取地址或綁定引用，仍需類外定義：
const int Account::period;

4. static成員不是對象組成部分

class Base { static int n; };
class Derived : public Base { };
// Base::n 和 Derived::n 為同一實體
// sizeof(Base) 不包含 n

5. 避免文件級static，改用匿名命名空間

// 舊式（C風格，不推薦）
static int file_global; // 僅本文件可見

// 現代C++（推薦）
namespace {
    int file_global; // 同樣文件級隔離
    struct LocalStruct { }; // 可用於類/結構體（static不能修飾類）
}

總結表