为什么方法局部静态变量绑定到类而不是实例？答案

【问题标题】：Why are method-local static variables bound to class and not to instances?为什么方法局部静态变量绑定到类而不是实例？
【发布时间】：2020-04-04 09:49:23
【问题描述】：

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struct A
{
    ...
    void method()
    {
        static x=0;
        x++;
        ...
    }
}

对于 A 的每个实例，对 method() 的调用将为所有实例增加 x。

我希望 x 仅在调用 method() 的实例中增加，而不会影响任何其他实例的 x。这有效地将方法局部静态变量绑定到类，并且作为一个附带问题：为什么我不能有类级静态变量（只有 const 的），我希望它的行为与方法局部静态变量当前一样。

我知道我可以用一些额外的代码“修复”这个问题，但仍然想了解这种行为的原因。

一些代码给那些想看到行为的人：

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <vector>

inline void PRINTSTRING(const std::string &s) { std::cout << s; std::cout.flush(); }
template<typename...T> void say(T...t) { std::stringstream ss{}; (ss<<...<<t); PRINTSTRING(ss.str()); }
template<typename...T> std::string says(T...t) { std::stringstream ss{}; (ss<<...<<t); return ss.str(); }
template<typename...T> bool sayerr(T...t) { say("Error: ", t...); return false; }

struct A { std::string sa{"A"}; void who() { static int a=0; a++; say(says(sa, " a=", a, "\n")); }};

std::vector<A*> AList{};

void killas() { while (!AList.empty()) { auto it=AList.begin(); delete (*it); AList.erase(it); }}
A* newa(const std::string &s) { A *pA=new A; if (pA) { pA->sa=s; AList.push_back(pA); } return pA; }
void showas() { if (AList.empty()) say("-empty-\n"); else for (auto p:AList) p->who(); }

int main(int argc, const char *argv[])
{
    say("\ntesting if a static var in a method is bound to instance or to class ...\n\nexpect 'empty'\n");
    showas();
    newa("one"); newa("two"); newa("three"); newa("four"); newa("five");
    say("\nif bound to instance expect all 1's\n");
    showas();
    say("\nif bound to instance expect all 2's\n");
    showas();
    killas();
    return 0;
}

【问题讨论】：

static 表示静态存储：该函数的每次执行都使用相同的地址为x 静态分配存储。就其在 asm 中的工作方式而言，它与全局 var 或文件范围的 static 完全相同，只是编译器只允许您从声明它的范围访问它。
如果方法定义可以为对象添加更多状态（每个实例数据），sizeof(class T) 将需要查看每个成员的定义，而不仅仅是声明函数，强制在.h 文件中定义所有类成员函数。除非这种可能性仅限于类声明中定义的成员函数？但这也会很奇怪。如果你想要一个私有成员变量，声明一个成员变量。顺便说一句，你可以拥有类范围的非常量 static 成员变量，例如 class foo { static int x; }; 你似乎认为你不能？ godbolt.org/z/5kUfxG

标签： c++ class static instance language-design

【解决方案1】：

静态成员属于类而不是实例，方法局部静态各种也是这样。你只需要一个普通的类私有成员。

【讨论】：

【解决方案2】：

发现 this 虽然没有解释行为的原因，但确实很好地描述了它的用途。

关于storage duration，它说：

在块范围内声明的变量带有说明符 static 或 thread_local
(C++11 起) 有静态或线程 (C++11 起) 存储时长但被
初始化的第一次控制通过他们的声明（除非他们的
初始化是零或常量初始化，可以在之前执行
该块首先进入）。在所有进一步的调用中，声明是跳过。

还有一点：

同一个内联的所有定义中的函数局部静态对象 function
（可能是隐式内联的）都指的是同一个在一个
翻译单元中定义的对象。

我没有意识到这一点，现在知道它肯定有助于防止我的代码中出现意外的“功能”。

【讨论】：