C++ 中静态数据和全局数据的比较

定义和作用域

• 静态数据

  • 定义：静态数据可以是类中的静态成员变量，也可以是函数或文件作用域中的静态数据变量，通过static关键字定义
  • 作用域：
    • 如果是类的静态成员变量，则它是整个类的共有数据，属于类本身，而不属于任何对象，所有类的对象共享一个静态成员变量
    • 如果是局部静态变量，作用域限制在它的函数或代码块中，但是它的生命周期超过了作用域。（什么意思？）
  • 访问：
    • 类的静态成员变量可以通过类名或对象来访问
    • 局部静态变量只能在其定义的函数或代码块中访问。

• 全局数据

  • 定义：全局数据是在所有函数或类之外声明的变量，没有局部作用域限制，存在域整个程序的生命周期中。
  • 作用域：全局数据可以在整个文件中被访问
  • 访问：全局数据可以在定义它的文件内被访问

生命周期

• 静态数据
  • 局部静态变量：虽然局部静态变量的作用域只限于函数或代码块，但它的生命周期贯穿整个程序运行期间。也就是说，静态变量的内存只会分配一次，并且保留它的值直到程序结束。例如，在函数中定义的静态变量，其值在函数调用之间保持不变。
  • 类的静态成员变量： 它的生命周期与程序一样长，无论是否创建对象，它都会一直存在。
• 全局数据
  • 全局变量的生命周期贯穿整个程序的运行。它们在程序启动时分配内存，并在程序结束时释放。

内存分配

静态数据和全局变量都存储在全局/静态数据区，在整个程序的生命周期中都存在

访问权限

• 静态数据
  • 局部静态变量的访问权限被定义在作用域中
  • 类的静态成员变量在整个类中访问，也可以通过public,private,protected限制访问
• 全局数据
  全局数据在整个文件中都可以访问，通过extern在其他文件中也可以访问。

使用场景

• 静态数据
  • 局部静态变量： 常用于在函数中保存某个状态信息，比如计数器等，这样函数每次调用时可以保持上次的结果。例如，用来统计函数的调用次数。
  • 类的静态成员变量： 当需要某个数据被多个对象共享时，可以使用静态成员变量。例如，统计类的实例化对象个数。
• 全局数据：
  • 通常用于在多个函数之间共享数据，但它会增加代码的耦合性，不利于程序的维护和调试。因此，通常推荐避免不必要的全局变量。

代码示例

#include <iostream>
using namespace std;// 全局变量
int globalVar = 10;class Example
{
public:// 静态成员变量static int staticVar;// 静态函数，可以访问静态成员变量static void printStaticVar() {cout << "Static Variable: " << staticVar << endl;}
};// 静态成员变量必须在类外进行定义
int Example::staticVar = 5;// 普通函数，带有局部静态变量
void func() {static int localStaticVar = 0;  // 静态局部变量localStaticVar++;cout << "Local Static Variable: " << localStaticVar << endl;
}int main() {// 访问全局变量cout << "Global Variable: " << globalVar << endl;// 调用带静态局部变量的函数func();  // 输出：Local Static Variable: 1func();  // 输出：Local Static Variable: 2// 访问静态成员变量Example::printStaticVar();  // 输出：Static Variable: 5// 修改静态成员变量Example::staticVar = 20;Example::printStaticVar();  // 输出：Static Variable: 20return 0;
}