Статические члены и модификатор static. Статические методы в Java(static methods) Для чего нужны статические методы c
Члены класса могут использоваться с ключевым словом static. В данном контексте его значение сходно с тем, которое оно имеет в С. Когда член класса объявляется как статический, то тем самым компилятору дается указание, что должна существовать только одна копия этого члена, сколько бы объектов этого класса ни создавалось. Статический член используется совместно всеми объектами данного класса. Все статические данные инициализируются нулями при создании первого объекта, и другая инициализация не предусмотрена.
При объявлении статического члена данных класса этот член не определяется. Вместо этого необходимо обеспечить для них глобальное определение вне класса. Это делается путем нового объявления статической переменной, причем используется оператор области видимости для того, чтобы идентифицировать тот класс, к которому принадлежит переменная. Это необходимо для того, чтобы под статическую переменную была выделена память.
В качестве примера рассмотрим следующую программу:
#include
class counter {
static int count;
public:
void setcount(int i) {count = i;};
void showcount () {cout << count << " "; }
};
int counter::count; // определение count
int main() {
counter a, b;
a.showcount (); // выводит 0
b.showcount (); // выводит 0
a.setcount (10); // установка статического count в 10
a.showcount (); // выводит 10
b.showcount (); // также выводит 10
return 0;
}
В первую очередь обратим внимание на то, что статическая переменная целого типа count объявляется в двух местах: в классе counter и затем - как глобальная переменная. Borland С++ инициализирует count нулем. Именно поэтому первый вызов showcount() выводит в качестве результата нуль. Затем объект а устанавливает count равным 10. После этого оба объекта а и b выводят с помощью функции showcount() одну и ту же величину, равную 10. Поскольку существует только одна копия count, используемая совместно объектами а и b, то на экран выводится в обоих случаях значение 10.
Также можно иметь статические функции-члены. Статические функции-члены не могут прямо ссылаться на нестатические данные или нестатические функции, объявленные в их классе. Причиной тому является отсутствие для них указателя this, так что нет способа узнать, с какими именно нестатическими данными работать. Например, если имеется два объекта класса, содержащие статическую функцию f(), и если f() пытается получить доступ к нестатической переменной var, определенной этим классом, то как можно определить, какую именно копию var следует использовать? Компилятор не может решить такую проблему. В этом заключается причина того, что статические функции могут обращаться только к другим статическим функциям или статическим данным. Также статические функции не могут быть виртуальными или объявляться с модификаторами const иди volatile. Статическая функция может вызываться либо с использованием объекта класса, либо с использованием имени класса и оператора области видимости. Тем не менее не надо забывать, что даже при вызове статической функции с использованием объекта, ей не передается указатель this.
Следующая короткая программа иллюстрирует один из многих способов использования статических функций. Достаточно распространенной является ситуация, когда требуется обеспечить доступ к ограниченному ресурсу, например, такому, как совместно используемый файл в сети. Как иллюстрирует эта программа, использование статических данных и функций служит методом, посредством которого объект может проверить статус ресурса и получить к нему доступ, если это возможно.
#include
class access {
static enum access_t acs;
// ...
public:
{
return acs;
}
// ...
};
int main()
{
access obj1, obj2;
access::set_access(locked); // вызов с использованием имени класса
// ... код
if (obj2.get_access()==unlocked) { // вызов с помощью объекта
cout << "Access resource.\n";
}
else cout << "Locked out.\n";
// ...
return 0;
}
При запуске этой программы на экране появится «locked out». Обратим внимание, что функция set_access() вызвана с именем класса и оператором области видимости. Функция get_access() вызвана с объектом и оператором «точка». При вызове статической функции может использоваться любая из этих форм и обе они дают одинаковый эффект. Стоит поэкспериментировать немного с этой программой, чтобы убедиться в правильности понимания хода ее работы.
Как отмечалось, статические функции имеют прямой доступ только к другим статическим функциям или статическим данным в пределах одного и того же класса. Чтобы проверить это, попробуем откомпилировать следующую версию программы:
// данная программа содержит ошибку и не будет компилироваться
#include
enum access_t {shared, in_use, locked, unlocked};
// класс контролирует редкий ресурс
class access {
static enum access_t acs;
int i; // не статический
// ...
public:
static void set_access (enum access_t a) {acs = a;}
static enum access_t get_access()
{
i = 100; // не будет компилироваться
return acs;
}
// ...
};
enum access_t access::acs; // определение acs
int main()
{
access obj1, obj2;
access::set_access(locked); // вызов с помощью имени класса
// ... код
// может ли obj2 обращаться к ресурсу
if(obj2.get_access()==unlocked) { // вызов с помощью объекта
access::set_access(in_use); // вызов с помощью имени класса
cout << "Access resource.\n";
}
else cout << "Locked out.\n";
// ...
}
Эта программа не будет откомпилирована, поскольку функция get_access() пытается получить доступ к нестатической переменной.
Сперва не ощущается необходимости в немедленном использовании статических членов, но по мере накопления опыта программирования на С++ они становятся очень удобным средством в определенных ситуациях, поскольку позволяют избежать использования глобальных переменных.
Урок 25. Статические функции и элементы данных
До настоящего момента каждый создаваемый вами объект имел свой собственный набор элементов данных. В зависимости от назначения вашего приложения могут быть ситуации, когда объекты одного и того же класса должны совместно использовать один или несколько элементов данных. Например, предположим, что вы пишете программу платежей, которая отслеживает рабочее время для 1000 служащих. Для определения налоговой ставки программа должна знать условия, в которых работает каждый служащий. Пусть для этого используется переменная класса state_of_work. Однако, если все служащие работают в одинаковых условиях, ваша программа могла бы совместно использовать этот элемент данных для всех объектов типа employee. Таким образом, ваша программа уменьшает необходимое количество памяти, выбрасывая 999 копий одинаковой информации. Для совместного использования элемента класса вы должны объявить этот элемент как static (статический). Этот урок рассматривает шаги, которые вы должны выполнить для совместного использования элемента класса несколькими объектами. К концу этого урока вы освоите следующие основные концепции:
C++ позволяет иметь объекты одного и того же типа, которые совместно используют один или несколько элементов класса.
Если ваша программа присваивает значение совместно используемому элементу, то все объекты этого класса сразу же получают доступ к этому новому значению.
Для создания совместно используемого элемента данных класса вы должны предварять имя элемента класса ключевым словом static.
После того как программа объявила элемент класса как static, она должна объявить глобальную переменную (вне определения класса), которая соответствует этому совместно используемому элементу класса.
Ваши программы могут использовать ключевое слово static, чтобы сделать метод класса вызываемым в то время, как программа, возможно, еще не объявила каких-либо объектов данного класса.
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА ДАННЫХ
Обычно, когда вы создаете объекты определенного класса, каждый объект получает свой собственный набор элементов данных. Однако возможны такие ситуации, при которых объектам одного и того же класса необходимо совместно использовать один или несколько элементов данных (статические э лементы данных). В таких случаях объявляйте элементы данных как общие ил и частные, а затем предваряйте тип ключевым словом static, как показано ниже:
private: static int shared_value;
После объявления класса вы должны объявить элемент как глобальную переменную вне класса, как показано ниже:
int class_name::shared_value;
Следующая программа SHARE_IT.CPP определяет класс book_series, совместно использующий элемент page_count, который является одинаковым для всех объектов (книг) класса (серии). Если программа изменяет значение этого элемента, изменение сразу же проявляется во всех объектах класса:
#include
#include
class book_series
{ public: book_series(char *, char *, float); void show_book(void); void set_pages(int) ; private: static int page_count; char title; char author[ 64 ]; float price; };
int book_series::page__count;
void book_series::set_pages(int pages)
{ page_count = pages; }
book_series::book_series(char *title, char *author, float price)
{ strcpy(book_series::title, title); strcpy(book_series::author, author); book_series::price = price; }
void book_series:: show_book (void)
{ cout << "Заголовок: " << title << endl; cout << "Автор: " << author << endl; cout << "Цена: " << price << endl; cout << "Страницы: " << page_count << endl; }
{ book_series programming("Учимся программировать на C++", "Jamsa", 22.95); book_series word("Учимся работать с Word для Windows", "Wyatt", 19.95); word.set_pages(256); programming.show_book (); word.show_book() ; cout << endl << "Изменение page_count " << endl; programming.set_pages(512); programming.show_book(); word.show_book(); }
Как видите, класс объявляет page_count как static int. Сразу же за определением класса программа объявляет элемент page_count как глобальную переменную. Когда программа изменяет элемент page_count, изменение сразу же проявляется во всех объектах класса book_series.
Совместное использование элементов класса
В зависимости от вашей программы возможны ситуации, когда вам потребуется совместно использовать определенные данные несколькими экземплярами объекта. Для этого объявите такой элемент как static. Далее объявите этот элемент вне класса как глобальную переменную. Любые изменения, которые ваша программа делает с этим элементом, будут немедленно отражены в объектах данного класса.
Использование элементов с атрибутами public static, если объекты не существуют
Как вы только что узнали, при объявлении элемента класса как static этот элемент совместно используется всеми объектами данного класса. Однако возможны ситуации, когда программа еще не создала объект, но ей необходимо использовать элемент. Для использования элемента ваша программа должна объявить его как public и static. Например, следующая программа USЕ_MBR.CPP использует элемент page_count из класса book_series, даже если объекты этого класса не существуют:
#include
#include
class book_series
{ public: static int page_count; private: char title ; char author; float price; };
int book_series::page_count;
void main(void) { book_series::page_count = 256; cout << "Текущее значение page_count равно " << book_series::page_count << endl; }
В данном случае, поскольку класс определяет элемент класса page_count как public, программа может обратиться к этому элементу класса, даже если объекты класса book_series не существуют.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ-ЭЛЕМЕНТОВ
Предыдущая программа иллюстрировала использование статических элементов данных. Подобным образом C++ позволяет вам определить статические функции-элементы (методы). Если вы создаете статический метод, ваша программа может вызывать такой метод, даже если объекты не были созданы. Например, если класс содержит метод, который может быть использован для данных вне класса, вы могли бы сделать этот метод статическим. Ниже приведен класс menu, который использует esc-последовательность драйвера ANSI для очистки экрана дисплея. Если в вашей системе установлен драйвер ANSI.SYS, вы можете использовать метод clear_screen для очистки экрана. Поскольку этот метод объявлен как статический, программа может использовать его, даже если объекты типа menu не существуют. Следующая программа CLR_SCR.CPP использует метод clear_screen для очистки экрана дисплея:
#include
{ public: static void clear_screen(void); // Здесь должны быть другие методы private: int number_of_menu_options; };
void menu::clear_screen(void)
{ cout << "\033" << "}
