【C++】-- static成员(附OJ题)

简介: 【C++】-- static成员(附OJ题)

声明为static的类成员叫做类的静态成员,分为两种:

(1)静态成员变量:用static修饰的成员变量

(2)静态成员函数:用static修饰的成员函数


一、静态成员变量

如何计算A定义了多少个对象?

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. 
4. class A
5. {
6. private:
7.  static int _n;//仅仅只是声明,_n存在于静态区,属于整个类,也属于类的所有对象
8. };
9. 
10. int main()
11. {
12.   A a1;
13.   A a2;
14.   A();
15. 
16. return 0;
17. }

所有对象要么是构造出来的,要么是拷贝构造出来的,因此要声明一个全局的成员变量,生命周期也必须是全局的,那么生命周期被改变了,这个成员变量就需要用static进行修饰,即静态成员变量,static int _n;

1.静态成员变量必须在类外定义和初始化的原因

那么如何对_n进行定义初始化呢?如果在类内初始化,会导致每个对象都包含该静态成员。静态成员变量必须在类外定义和初始化的原因:

(1)声明不分配内存,定义会分配内存,如果在类内定义静态成员变量,那么每个对象初始化时都要为静态成员变量分配一块空间,会造成重复定义。

(2)静态成员和类处于同一级别,普通成员和对象处于同一级别。 类级别的成员,应先于类对象的存在而存在,且静态成员变量应被所有类对象共享,所以静态成员变量不能放在类内当对象初始化时才初始化。

如何在类外定义和初始化?虽然是私有静态成员变量,但是不受访问限定符限制:

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. 
4. class A
5. {
6. public:
7.     A()//构造函数
8.  {
9.    ++_n;
10.   }
11. 
12.   A(const A& a)//拷贝构造函数
13.   {
14.     ++_n;
15.   }
16. private:
17.   static int _n;//n存在于静态区,属于整个类,不属于某个对象
18. };
19. 
20. //静态成员变量不受访问限定符限制,否则就没办法初始化了;声明时已经加了static,这里不需要再加static
21. int A::_n = 0;//在全局指定类域为A,并把值初始化为1
22. 
23. int main()
24. {
25.   A a1;
26.   A a2;
27.   A();
28. 
29.     return 0;
30. }

现在只需要获取_n的值就可以了,它是私有的,我们获取不了。

2.如何在类外面访问静态成员变量

有两种方式可以在类外面访问静态成员变量:

(1)修改静态成员变量的访问限定符,注掉private,就可以在类外获取_n的值:

①类名::静态成员变量

②对象.静态成员变量

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. 
4. class A
5. {
6. public:
7.  A()//构造函数
8.  {
9.    ++_n;
10.   }
11. 
12.   A(const A& a)//拷贝构造函数
13.   {
14.     ++_n;
15.   }
16. 
17. //private:
18.   static int _n;//n存在于静态区,属于整个类,不属于某个对象
19. };
20. 
21. int A::_n = 0;
22. 
23. int main()
24. {
25.   A a1;
26.   A a2;
27.   A();
28. 
29.   //这三行访问的都是全局的_n,因此打印结果都一样
30.     cout << A::_n << endl;//类名::静态成员变量
31.   cout << a1._n << endl;//对象.静态成员变量
32.   cout << a2._n << endl;//对象.静态成员变量
33. }

(2)在类外面访问要看访问限定符:如果这个静态成员变量_n就是私有的,在类外面无法访问,需要定义一个公有的成员函数访问静态成员变量,通过对象调用成员函数获取_n的值:

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. 
4. class A
5. {
6. public:
7.  A()//构造函数
8.  {
9.    ++_n;
10.   }
11. 
12.   A(const A& a)//拷贝构造函数
13.   {
14.     ++_n;
15.   }
16. 
17.   //获取静态成员变量的值
18.   int getN()
19.   {
20.     return _n;
21.   }
22. 
23. private:
24.   static int _n;//n存在于静态区,属于整个类,不属于某个对象
25. };
26. 
27. int A::_n = 0;
28. 
29. int main()
30. {
31.   A a1;
32.   A a2;
33. 
34.   //这两行访问的都是全局的_n,因此打印结果都一样
35.   cout << A().getN() << endl;
36.   cout << a1.getN() << endl;
37.   cout << a2.getN() << endl;
38. }


二、静态成员函数

静态成员函数跟普通函数区别:没有this指针,不能访问非静态成员。能访问静态成员是由于静态成员属于整个类,只要突破类域就能访问,突破类域有两种方式:

(1)对象可以帮助静态成员突破类域

(2)指定静态成员的类

因此一般定义一个静态成员函数来访问静态成员变量。

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. 
4. class A
5. {
6. public:
7.  A()//构造函数
8.  {
9.    ++_n;
10.   }
11. 
12.   A(const A& a)//拷贝构造函数
13.   {
14.     ++_n;
15.   }
16. 
17.     //静态成员函数,没有this指针,不能访问非静态成员
18.   static int GetN()
19.   {
20.     //_a = 1;//不能访问非静态成员
21.     return _n;
22.   }
23. 
24. private:
25.   static int _n;//n存在于静态区,属于整个类,不属于某个对象
26.   int _a;
27. };
28. 
29. int A::_n = 0;
30. 
31. int main()
32. {
33.   A a1;
34.   A a2;
35. 
36.   //这三行访问的都是全局的_n,因此打印结果都一样
37.     cout << A().GetN() << endl;//匿名对象可以帮助静态成员突破类域
38.   cout << a1.GetN() << endl;//对象可以帮助静态成员突破类域
39.   cout << A::GetN() << endl;//指定静态成员的类,让编译器到类里面去找
40. 
41. }


三、static成员特性

1. 静态成员为所有类对象所共享,不属于某个具体的对象实例

2. 静态成员变量必须在类外定义,定义时不添加static关键字

3. 类静态成员可用类名::静态成员来访问,也可以用对象.静态成员来访问

4. 静态成员函数没有隐藏的this指针,不能访问任何非静态成员

5. 静态成员和类的普通成员一样,也有public、protected、private3种访问级别,也可以有返回值6. 普通成员只能通过对象访问,不能通过类名访问。

7. 静态成员函数与普通成员函数的根本区别在于:普通成员函数有 this 指针,可以访问类中的任意成员;而静态成员函数没有 this 指针,只能访问静态成员(包括静态成员变量和静态成员函数)

 

四、static成员OJ题

1.求1+2+3+......+n OJ链接

分析:根据要求,不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字及条件判断语句(A?B:C)

(1)为了让函数执行n次,可以定义n个类对象,自动调用n次构造函数,在构造函数里面实现i自增和连续求和。

(2)为了使变量自增到n,使用i++,i不能作为成员变量,否则每个对象都有一个i,应该让所有对象都共享这个i,i应被定义成static。

1. #include<iostream>//调试用
2. using namespace std;//调试用
3. 
4. class Add
5. {
6. public:
7.     Add()//构造函数内实现i自增和连续求和
8.     {
9.         _ret += _i;
10.         _i++;
11.     }
12.     
13.     static int GetRet()
14.     {
15.         return _ret;
16.     }
17. 
18. private:
19.     static int _i;
20.     static int _ret;
21. };
22. 
23. int Add::_i = 1;
24. int Add::_ret = 0;
25. 
26. class Solution {
27. public:
28.     int Sum_Solution(int n) {
29.         Add arr[n];//为了调用n次构造函数,c++11支持,如果编译器不支持,就用Add *p = new Add[n];
30.         return Add::GetRet();
31.     }
32. };
33. 
34. //以下代码用于自己调试验证,不需要提交至OJ
35. int main()
36. {
37.     Solution s;
38.     cout << s.Sum_Solution(3) << endl;
39.     return 0;
40. }

如果把静态成员变量定义成公有的,那么在Add类外可以直接访问这两个静态成员变量,就不需要在类里面获取静态变量的值了

1. #include<iostream>//调试用
2. using namespace std;//调试用
3. 
4. class Add
5. {
6. public:
7.     Add()
8.     {
9.         _ret += _i;
10.         _i++;
11.     }
12.     
13.     //定义成公有静态成员变量,不需要在类里面获取静态变量值的函数
14.     static int _i;
15.     static int _ret;
16. };
17. 
18. int Add::_i = 1;
19. int Add::_ret = 0;
20. 
21. class Solution {
22. public:
23.     int Sum_Solution(int n) {
24.         Add::_i = 1;
25.         Add::_ret = 0;
26.         Add *p = new Add[n];
27. 
28.         return Add::_ret;
29.     }
30. };
31. 
32. //以下代码用于自己调试验证,不需要提交至OJ
33. int main()
34. {
35.     Solution s;
36.     cout << s.Sum_Solution(3) << endl;
37.     return 0;
38. }

也可以把Solution类定义成Add类的友元:

1. #include<iostream>
2. using namespace std; 
3. 
4. class Add
5. {
6. public:
7.     friend class Solution;
8.     Add()//构造函数内实现i自增和连续求和
9.     {
10.         _ret += _i;
11.         _i++;
12.     }
13. 
14. private:
15.     static int _i;
16.     static int _ret;
17. };
18. 
19. int Add::_i = 1;
20. int Add::_ret = 0;
21. 
22. class Solution {
23. public:
24.     int Sum_Solution(int n) {
25.       
26.         Add* p = new Add[n];
27.         return Add::_ret;
28.     }
29. };
30. 
31. //以下代码用于自己调试验证,不需要提交至OJ
32. int main()
33. {
34.     Solution s;
35.     cout << s.Sum_Solution(8) << endl;
36.     return 0;
37. }

2.计算日期到天数转换 OJ链接

分析: (1)数组不存放每月天数,而是存放1月1日到该月月底的天数;

           (2)闰年要特殊处理

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. 
4. int main()
5. {
6.     int year, month, day;
7.     cin>>year>>month>>day;
8. 
9.     //直接存放1月1日到该月月底的天数
10.     int daysArray[13] = {0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365};
11.     int n;
12.     
13.     n = daysArray[month-1]+day;
14.     
15.     //闰年时,月份大于2时,天数需要+1
16.     if(month > 2 && ((year%4==0 && year%100!=0) || (year%400==0)))
17.     {
18.         n += 1;
19.     }
20.     
21.     cout << n<< endl;
22.     
23. }


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