C/C++ static 關鍵字全景指南：從 C 到 C++ 的六大用法

C 語言三大用法（實為兩類）

1. 靜態局部變量

• 存儲於**全局數據區**，生命周期贯穿整個程序。
• **首次**執行到聲明處初始化，之後調用保持值。
• 作用域仍為局部，不可在函數外訪問。
• 未顯式初始化則默認為 0。

int foo() {
    static int i = 1; // 僅初始化一次
    return ++i;
}

2. 靜態全局變量 / 靜態函數

• 加 static 限制**連接屬性為內部連接**，僅在本編譯單元可見。
• 實現**文件級封裝**，避免符號衝突。
• 不同文件可定義同名靜態全局變量/函數，互不干擾。

// a.c
static int g_val = 10; // 僅 a.c 可見
static void helper() {}

// b.c
// extern int g_val; // 鏈接錯誤：找不到符號
int g_val = 20; // 另一個獨立變量

C++ 額外兩大用法

3. 靜態數據成員

• 屬於**類**而非對象，全類共享**一份**拷貝。
• 存儲於全局數據區，**不佔用對象內存**（sizeof 不計入）。
• 必須在類外定義並初始化（int Class::member = 0;）。
• 可通過 Class::member 或對象訪問。

class Rectangle {
    int w, h;
    static int totalArea; // 聲明
public:
    Rectangle(int w_, int h_) : w(w_), h(h_) { totalArea += w * h; }
    static int getTotal() { return totalArea; }
};
int Rectangle::totalArea = 0; // 定義

4. 靜態成員函數

• 無 this 指針，**不能訪問非靜態成員**。
• 可通過 Class::func() 或對象調用。
• 主要用於操作靜態數據成員或作為工廠/工具函數。

class Singleton {
    static Singleton *instance;
    Singleton() {}
public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (!instance) instance = new Singleton;
        return instance;
    }
};

對比總結表