C++中使用static非成員函數的原因和意義是什么？

Question

我想知道在C++中使用static非成員函數是什么意思

以及為什么人們會使用那些而不是非 static 的。

作為參考，我正在閱讀這個問題和其他網站上的這個問題，上面寫着

這意味着你不能從另一個cpp文件中調用它

在我的情況下，我有一個.h文件和一個“主”cpp 文件。 我在 h 文件中實現了一個 function 作為 static 和非靜態非成員，我可以從 cpp 文件中調用它，結果沒有變化

所以我想知道 static 為什么以及有什么區別或效果

注意：請注意，本題不涉及static在：

• C
• 成員函數
• 變量

Answer 1

當鏈接整個程序和從多個地方調用函數時，就會看到差異。

如果foo.cpp和bar.cpp都包含implementation.h ，帶有static int baz() { return 0; } static int baz() { return 0; } ，方法baz將獨立存在於foo.cpp和bar.cpp的編譯單元中。

當方法是非靜態（和非內聯）時，方法baz被認為可由知道原型的所有編譯單元鏈接。 在這種情況下編譯gcc foo.cpp bar.cpp將導致baz的多個引用的鏈接錯誤。

Answer 2

在大多數 C++ 實現中，每個.cpp文件都被編譯成對應的.o文件。 .o文件包含.cpp文件功能的object 代碼——即 CPU 需要執行以執行這些功能的機器代碼指令。

對於非靜態函數， .o文件還包含鏈接器可讀的元數據； 即.o文件中存在的（損壞的）function 名稱列表，這些函數位於文件中等。在鏈接時，linker 將使用此元數據來解析對這些函數的調用，這些函數是從在其他.cpp文件中。

對於 static 函數，OTOH， .o文件不包含任何元數據； 就linker而言，static功能不存在。 static 函數實際上是“秘密的”，僅可用於同一.cpp文件中的其他代碼（它不依賴於 linker 來訪問 static 函數，因為它是作為同一編譯單元的一部分編譯的，並且可以因此直接引用它們）

在您的情況下，您在.h文件中實現了 static function，這意味着 function 的單獨副本包含在使用該 function 的每個.cpp文件的.o文件中，這就是為什么它仍然“有效”的原因你。

人們經常使用static作為一種私有命名空間標記，以保證不會從它們出現的.cpp文件外部調用函數。在 C++ 中，可以使用匿名命名空間來實現類似的結果。

Answer 3

正如其他人解釋的那樣，在 C++ 中，如果您的代碼包含多個文件，那么默認情況下所有全局函數和變量都具有external linking 。 例如在文件A.cpp 中定義的A.cpp可以通過編譯器自動鏈接在文件B.cpp中調用。 請記住，您必須分別編譯這兩個文件，稍后您將告訴編譯器鏈接這些對象.o文件。 編譯器會將所有內容拼接在一起。 正如我在下面的Makefile中所做的那樣。

但是如果你想禁用external linking ，你將使你的 function 成為static所以現在你的 function 或變量僅可用於聲明它的文件。 這稱為internal linking 。

內部鏈接用於你必須有全局變量的地方，但你不希望你的全局變量在這個文件之外被訪問，而其他一些文件意外地修改了它。

為了更好地理解這個代碼是如何工作的：

第一個.cpp

#include <iostream>
/*static*/ void hello(){ //static will not let this code compile
    std::cout << "Hello I am external linking" << std::endl;
}

主.cpp

void hello();
int main(){
    hello();
}

Makefile

program: first.o main.o
    g++ main.o first.o -o test

main.o: main.cpp
    g++ -g -c main.cpp -o main.o


first.o: first.cpp
    g++ -g -c first.cpp -o first.o

這按您預期的那樣工作。 但是如果你把static放在 first.cpp 中hello()的first.cpp ，這將變成內部鏈接，所以你會得到編譯器的鏈接錯誤。