Как static влияет на глобальные/локальные переменные?cplus-45

Ключевое слово static в C/C++ меняет время жизни и область видимости переменных в зависимости от контекста использования. Рассмотрим его поведение для разных типов переменных.

1. Static для глобальных переменных

// file.cpp
static int globalVar = 42;  // static глобальная переменная

Эффекты:

• Линковка: ограничивает область видимости файлом, где объявлена
• Доступность: не видна в других единицах трансляции (internal linkage)
• Время жизни: существует всю работу программы

Пример проблемы без static:

// file1.cpp
int sharedVar = 10;  // Будет конфликт при линковке

// file2.cpp
int sharedVar = 20;  // Ошибка: multiple definition

Решение с static:

// file1.cpp
static int localToFile1 = 10;  // Видна только в file1.cpp

// file2.cpp
static int localToFile2 = 20;  // Видна только в file2.cpp

2. Static для локальных переменных

void func() {
    static int counter = 0;  // static локальная переменная
    counter++;
}

Эффекты:

• Время жизни: сохраняет значение между вызовами функции
• Инициализация: выполняется только один раз при первом вызове
• Память: размещается в статической памяти, а не на стеке

Пример использования:

void callCounter() {
    static int calls = 0;
    std::cout << "Функция вызвана " << ++calls << " раз\n";
}

3. Static для членов класса

class MyClass {
public:
    static int classVar;  // Статическая переменная класса
};

Эффекты:

• Общая память: одна на все экземпляры класса
• Доступ: можно обращаться без создания объекта
• Инициализация: должна быть определена вне класса

int MyClass::classVar = 0;  // Определение static-переменной

Сравнительная таблица

Характеристика	Глобальный static	Локальный static	Член класса static
Время жизни	Вся программа	Вся программа	Вся программа
Область видимости	Файл	Функция	Класс
Память	Статическая	Статическая	Статическая
Инициализация	Один раз	При первом вызове	Один раз

Практические примеры

Паттерн Singleton (использование static):

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;  // Гарантирует единственность
        return instance;
    }
private:
    Singleton() {}  // Приватный конструктор
};

Счетчик экземпляров класса:

class Widget {
public:
    Widget() { ++count; }
    ```Widget() { --count; }
    static int getCount() { return count; }
private:
    static int count;  // Общий для всех экземпляров
};
int Widget::count = 0;  // Определение

Основные ошибки

1. Неопределение static-члена класса
   Забывают вынести определение за пределы класса

2. Предположение о потокобезопасности
   static локальные переменные не всегда thread-safe

3. Использование static для временных данных
   Неоправданное увеличение времени жизни переменных

Резюмируем: ключевое слово static предоставляет механизмы управления временем жизни и областью видимости переменных. Для глобальных переменных оно ограничивает видимость файлом, для локальных - сохраняет значение между вызовами, а для членов класса создает общие для всех экземпляров данные.