C++ 对象的生存期

对象（包括简单变量）都有诞生和消失的时刻。对象诞生到结束的这段时间就是它的生存期。在生存期内，对象将保持它的状态（即数据成员的值），变量也将保持它的值不变，直到它们被更新为止。对象的生存期可以分为静态生存期和动态生存期。

1.静态生存期

如果对象的生存期与程序的运行期相同，则称它具有静态生存期。

（1）在命名空间作用域中声明的对象都具有静态生存期。比如说，全局变量。

【例1】

#include<iostream>
using namespace std;
int i = 10;//i为全局变量，具有静态生存期
int fun1(int a=i)
{
	i = a;//给i重新赋值为传给形参a的值50
	return i;
}
int fun2(int a=i)
{
	return i;
}
int main()
{
	cout << "i=" << fun1(50) << endl;//通过调用函数fun1返回变量i的值
	cout << "i=" << fun2(20) << endl;//通过调用函数fun2返回变量i的值
	cout << "i=" << i << endl;//直接输出变量i的值
	return 0;
}

运行结果及分析：
因为在fun1函数中给全局变量i重新赋值为传给形参a的值，主函数中传给fun1函数的形参为50，所以给全局变量i重新赋值为50。因此主函数中无论是调用fun2函数，还是在主函数中直接输出i的值，结果都为50。又因为变量i是全局变量，所以它生存期与程序的运行期相同，整个程序运行结束时才消失。
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【例2】

int i = 10;//i为全局变量，具有静态生存期
int fun1(int a=i)
{
	return i;
}
int fun2(int b=i)
{
	return i;
}

int main()
{
	cout << "i=" << fun1(50) << endl;
	cout << "i=" << fun2(20) << endl;
	cout << "i=" << i << endl;
	return 0;
}

运行结果及分析：
因为函数fun1和函数fun2只是通过传参的方式返回全局变量i的值，并没有真正改变i的值，所以在主函数中无论给函数fun1和fun2传任何整型类型的参数，输出的结果都为10。因为变量i是全局变量，所以它生存期与程序的运行期相同，整个程序运行结束时才消失。
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（2）如果要在函数内部的局部作用域中声明具有静态生存期的对象，则要关键字 static。

例如下面语句定义的变量i便是具有静态生存期的变量，也称为静态局部变量（静态变量）。

int i = 10;//i为全局变量，具有静态生存期
int fun(int a)
{
	static int i = a;//i为静态局部变量，具有静态生存期(全局寿命)，局部可见
	i=i+1;
	return i;
}
int main()
{
	cout << "i=" << fun(20)<<endl;//输出的是fun函数中静态变量i的值
	cout << "i=" << fun(30)+2 << endl;//输出的是fun函数中静态变量i加2的
	cout << "i=" << i << endl;//输出的是全局变量i的值
	return 0;
}

运行结果及分析：
在fun函数中，定义变量i时加了关键字static使得变量i为静态变量，所以该变量i只在调用fun函数时起作用，在fun函数之外，仍然是全局变量i在起作用，所以第一次输出i的值为21。当fun第一次返回i的值为21之后，下一次再调用fun函数时无论传参的值时多少，fun函数中的变量i的值在一开始仍然为第一次返回的值21，然后执行语句i=i+1；，i的值变为22，第二次返回i的值为22，然后主函数中第二次输出i的值的时候又给22加2，所以第二次输出i的值为24。第三次输出的i的值是全局变量i的值，所以第三次输出i的值为10。说明在函数fun中通过static定义了变量i的值并赋值之后就不可以再通过调用fun函数进行传参来修改变量i的值，且此静态变量i的值只可以在函数fun的函数体中进行修改。
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局部作用域中静态变量的特点是：
它并不会随着每次函数调用而产生一个副本，也不会随着函数返回而失效。也就是说，当一个函数返回后，下一次调用时，该变量还会保持上一回的值，及时发生了递归调用，也不会为该变量建立新的副本，该变量会在每次调用间共享。
在定义静态变量的同时可以给它赋初值，如：static int i = 20;，这表示i会被赋予20初始化，但是并不是每次执行函数时都将i赋值为20。
【注意】在定义时未指定初值的基本类型静态生存期变量，会被赋予0初始化，而对于动态生存期变量，不指定初值意味着初值不确定。

2.动态生存期

除了上述的两种情况，其余对象都具有动态生存期。块作用域中声明的，没有用static修饰的对象是动态生存期的对象。在局部作用域中声明的具有动态生存期的对象，习惯上也称为局部生存期对象。动态生存期对象开始于程序执行到声明点时，结束于命名该标识符的作用域结束处。局部生存期对象诞生于声明点，结束于声明所在块执行完毕时。

【例1】变量的生存期于可见性

#include<iostream>
using namespace std;

int i = 1;//i为全局变量，具有静态生存期
void other()
{
	//a、b为静态局部变量，具有全局寿命，局部可见,只第一次进入函数时被初始化
	static int a = 2;
	static int b;
	int c = 10;//c为局部变量，具有动态生存期，每次进入函数时都初始化
	a += 2;
	i += 32;
	c += 5;
	cout << "other:   " << endl;
	cout << "i: " << i << "  a: " << a << "  b: " << b << "  c: " << c << endl;
	b = a;//b=4
}
int main()
{
	static int a;//a为静态局部变量，具有全局寿命，局部可见,只第一次进入函数时被初始化
	//b,c为局部变量，具有动态生存期
	int b =-10;
	int c = 0;
	cout << "main:   " << endl;
	cout << "i: " << i << "  a: " << a << "  b: " << b << "  c: " << c << endl;
	c += 8;//c=8
	other();
	cout << "main:   " << endl;
	cout << "i: " << i << "  a : " << a << "  b : " << b << "  c : " << c << endl;
	i += 10;
	other();
	return 0;
}

运行结果及分析：
在命名空间作用域中定义全局变量i，在主函数中，定义a为静态局部变量，b，c为局部变量，在other函数中定义a、b为静态局部变量，c为局部变量。
当程序从主函数开始运行，第一次输出主函数main中的i，a，b，c的值时，由于i是全局变量，所以输出1；a是静态局部变量但没有赋初值，所以输出0；b在定义时初始化为-10，所以输出-10；c在定义时初始化为0，所以输出0。**因此第一次输出主函数中的i，a，b，c的值分别为1，0，-10，0。**在主函数中第一次输出i，a，b，c的值之后，将c的值变为8。
主函数main第一次调用other函数，在other函数输出i，a，b，c的值之前，在other函数中给局部静态变量a赋初值为2，没有给局部静态变量b赋初值，所以默认为0，定义局部变量c并初始化为10。然后给静态局部变量a+2，a的值变为4，给全局变量i+32，i的值变为33，给局部变量c+5，c的值变为15，所以第一次输出other函数中的i，a，b，c的值分别为33，4，0，15。 在other函数第一次输出i，a，b，c的值之后，将a的值赋给b，b=4。
第二次输出主函数main中的i，a，b，c的值时，由于在other函数中将全局变量i的值变为了33，所以全局变量i在之后的所有程序中应用到的值都为33，a的值仍然为一开始在主函数中定义的静态局部变量a的默认值0，局部变量b的值也没有发生改变仍然为-10，由于在主函数中第一次输出i，a，b，c的值之后，将c的值变为8，所以此时主函数中c的值应为8。**因此第二次输出主函数中的i，a，b，c的值分别为33，0，-10，8。**在主函数中第二次输出i，a，b，c的值之后，给全局变量i的值加10，即33+10，此时全局变量i的值为43，且全局变量i在之后的所有程序中应用到的值都为43。
主函数第二次调用other函数，在other函数输出i，a，b，c的值之前，给静态局部变量a+2，由于第一次在other函数结束时，a的值为4，现在再给a+2，所以a的值就变为6；给全局变量i+32，由于在主函数中将全局变量i的值变为了43，所以i的值为75；局部变量c则没有改变仍然为15；由于在other函数第一次输出i，a，b，c的值之后，将a的值4赋给静态局部变量b，b=4，所以，在第二次调用other函数时，静态局部变量b的值仍然为上一次other函数结束时b的值4。因此第二次输出other函数中的i，a，b，c的值分别为75，6，4，15。
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【例2】具有静态和动态生存期对象的时钟程序。

#include<iostream>
using namespace std;

class Clock//定义时钟类
{
public://外部接口
	Clock();
	void setTime(int newH, int newM, int newS);//3个形参均具有函数原型作用域
	void showTime();
private:
	int hour, minute, second;//私有数据成员
};

//时钟类成员函数的实现
Clock::Clock():hour(0),minute(0),second(0){}//构造函数
void Clock::setTime(int newH, int newM, int newS)//3个形参都具有局部作用域
{
	hour = newH;
	minute = newM;
	second = newS;
}

void Clock::showTime()
{
	cout << hour << ":" << minute << ":" << second << endl;
}

Clock globClock;// 声明对象globClock，具有静态生存期，命名空间作用域
//由默认构造函数初始化为0：0：0

int main()
{
	cout << "第一次输出时间为：" << endl;

	//引用具有命名空间作用域的对象globClock
	globClock.showTime();	//显示0：0：0

	globClock.setTime(8, 30, 30);//将时间设置为8：30：30

	Clock myClock(globClock);//声明具有块作用域的对象myClock
	//调用默认的拷贝构造函数，以globClock的值为初值

	cout << "第二次输出时间为：" << endl;
	myClock.showTime();//引用具有块作用域的对象myClock
	return 0;
}

运行结果及分析：
对象globClock为全局变量，具有静态生存期，命名空间作用域。在主函数中，引用对象globClock访问showTime函数时，因为globClock没有初始化，所以它由默认构造函数初始化为0:0:0，所以第一次输出的时间为0:0:0，然后全局对象globClock调用setTime函数，将时间设置为为了8:30:30，由于globClock是全局对象，所以在之后的程序中应用对象globClock的值都为8:30:30。然后定义了Clock类的局部对象myClock，并调用默认的拷贝构造函数，以对象globClock的值8:30:30初始化对象myClock，接下来引用局部对象myClock访问showTime函数时，由于局部对象myClock的值被初始化为globClock的值8:30:30，所以第二次输出的时间为8:30:30。
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在这个程序中，包含了具有各种作用域类型的变量和对象。其中时钟类定义中函数成员setTime的三个形参具有函数原型作用域；setTime函数定义中的3个参数以及主函数中的对象myClock都具有局部作用域；时钟类的数据、函数成员具有类作用域；对象globClock具有命名空间作用域。在主函数中，这些变量、对象以及对象的公有成员都是可见的。就生存期而言，除了命名空间作用域的对象globClock具有静态生存期，与程序运行期相同之外，其他变量及对象都具有动态生存期。