C++ 自身函数详解及应用：静态成员函数如何访问私有成员变量？

静态成员函数是类中的特殊函数，不属于特定对象，只能访问类的静态成员数据。它们可以通过使用关键字 static 声明，并在类外定义时加上类名。私有成员变量通常不能被静态成员函数访问，但可以通过使用友元函数或将静态成员函数声明为 const 来允许访问。在实战中，静态成员变量可用于跟踪对象总数或提供公共访问点，而静态成员函数可用于操作这些变量。

C++ 静态成员函数详解及应用

什么是静态成员函数？

静态成员函数是类中的特殊函数，不属于任何特定对象。它们只能访问类本身的静态成员数据，而不能访问对象特定的非静态成员数据。

如何声明和定义静态成员函数？

声明静态成员函数时，需要使用关键字 static。它可以在类的声明或定义中定义。以下是示例声明：

class MyClass {
public:
    static void displayMessage();
};

要在类外定义静态成员函数，需要在函数名前加上类名：

void MyClass::displayMessage() {
    // ...
}

如何访问私有成员变量？

默认情况下，静态成员函数无法访问类的私有成员变量。但是，可以通过使用 友元函数 或将静态成员函数声明为 const 来允许访问。

使用友元函数：

class MyClass {
private:
    int data;
public:
    friend void displayData() {
        // 可以访问私有成员变量 data
    }
};

将静态成员函数声明为 const：

class MyClass {
    private:
    int data;
public:
    static const void displayData() {
        // 可以访问私有成员变量 data，因为函数是 const
    }
};

实战案例

考虑以下示例：

class Student {
public:
    static int numStudents;  // 静态成员变量
    void addStudent() {
        numStudents++;  // 访问静态成员变量
    }
};

// 类外定义静态成员函数
int Student::numStudents = 0;  // 初始化静态成员变量

int main() {
    Student s1, s2, s3;
    s1.addStudent();
    s2.addStudent();
    s3.addStudent();
    cout << "Number of students: " << Student::numStudents << endl;
    return 0;
}

在这个例子中，numStudents 是一个静态成员变量，用于跟踪对象的总数。addStudent() 是一个非静态成员函数，用于递增 numStudents。

通过使用静态成员函数 numStudents()，我们可以访问和输出对象总数，而无需创建特定对象。