面试题：C++ 中类静态成员函数的静态性体现及访问规则

Question

请详细阐述 C++ 类静态成员函数的静态性表现在哪些方面？在类的外部，如何正确访问静态成员函数？静态成员函数能否访问非静态成员变量，为什么？

Answer 1

1. C++ 类静态成员函数的静态性表现

• 与类关联而非对象：静态成员函数不依赖于类的特定对象实例。普通成员函数需要通过对象来调用，因为它们操作的是对象的成员变量，而静态成员函数与整个类相关联，即使没有创建类的任何对象，也可以调用。
• 共享代码：所有对象共享同一个静态成员函数的实现。不像普通成员函数，每个对象有自己独立的成员变量副本，静态成员函数的代码在内存中只有一份，被所有对象共享。

2. 在类的外部访问静态成员函数

可以通过类名加作用域解析运算符 :: 来访问静态成员函数，示例代码如下：

class MyClass {
public:
    static void staticFunction() {
        std::cout << "This is a static function." << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass::staticFunction(); // 通过类名直接访问静态成员函数
    return 0;
}

也可以通过对象来调用静态成员函数，但这种方式并不推荐，因为静态成员函数与对象实例无关，示例如下：

MyClass obj;
obj.staticFunction(); 

3. 静态成员函数能否访问非静态成员变量及原因

静态成员函数不能直接访问非静态成员变量。原因在于非静态成员变量是与特定对象实例相关联的，每个对象都有自己的非静态成员变量副本。而静态成员函数不依赖于任何对象实例，在调用静态成员函数时，可能并没有对象被创建，也就无法确定要访问哪个对象的非静态成员变量。例如：

class MyClass {
private:
    int nonStaticVar; // 非静态成员变量
    static void staticFunction() {
        // std::cout << nonStaticVar;  // 错误，静态成员函数不能直接访问非静态成员变量
    }
};

若要访问非静态成员变量，必须通过传递对象实例指针或引用来间接访问。如：

class MyClass {
private:
    int nonStaticVar;
public:
    MyClass(int var) : nonStaticVar(var) {}
    static void staticFunction(MyClass& obj) {
        std::cout << obj.nonStaticVar << std::endl; // 通过对象引用访问非静态成员变量
    }
};

int main() {
    MyClass obj(10);
    MyClass::staticFunction(obj);
    return 0;
}