C++靜態成員函數和變量

Question

我正在通過做一個小型機器人模擬來學習C++，而且我在類內靜態成員函數時遇到了問題。

我已經定義是這樣我的環境類：

class Environment { 
    private: 
     int numOfRobots; 
     int numOfObstacles; 

     static void display(); // Displays all initialized objects on the screen 

    public: 
     Robot *robots; 
     Obstacle *obstacles; 

     // constructor 
     Environment(); 

     static void processKeySpecialUp(int, int, int); // Processes the keyboard events 
}; 

然後在構造函數中我初始化機器人和障礙是這樣的：

numOfRobots = 1; // How many robots to draw 
numOfObstacles = 1; 
robots = new Robot[numOfRobots]; 
obstacles = new Obstacle[numOfObstacles]; 

這裏是例如靜態函數的使用這些變量：

void Environment::display(void) { 
    // Draw all robots 
    for (int i=0; i<numOfRobots; i++) { 
     robots[i].draw(); 
    } 
} 

當我嘗試編譯時，收到錯誤消息如

error: invalid use of member ‘Environment::robots’ in static member function 

我試圖使numOfRobots，numOfObstacles，機器人和障礙靜態，但後來我得到了這樣的錯誤

error: undefined reference to 'Environment::numOfRobots' 

我將不勝感激有人可以解釋我什麼我做錯了。 謝謝！

Answer 1

靜態方法不能使用其類中的非靜態變量。

這是因爲一個靜態方法可以調用像Environment::display()沒有類實例，這使得它內部使用的任何非靜態變量是不規則的，也就是說，它們沒有父對象。

你應該考慮爲什麼你試圖使用靜態成員來達到這個目的。基本上，怎麼可以用一個靜態方法一個例子是這樣的：

class Environment 
{ 
private: 
    static int maxRobots; 
public: 
    static void setMaxRobots(int max) 
    { 
     maxRobots = max; 
    } 
    void printMaxRobots(); 
}; 

void Environment::printMaxRobots() 
{ 
    std::cout << maxRobots; 
} 

而你也必須在全局範圍內初始化的變量，如：

int Environment::maxRobots = 0; 

然後，裏面main爲例如，您可以使用：

Environment::setMaxRobots(5); 

Environment *env = new Environment; 
env->printMaxRobots(); 
delete env; 

Answer 2

靜態成員函數是一種可以在沒有這種實際對象的情況下調用的函數。但是，函數Environment::display使用變量numOfRobots和robots，它們都生活在Environment類的特定實例中。要麼使display非靜態（爲什麼你想要它是靜態的？）或使機器人也是Environment的靜態成員。

在你的情況下，我沒有看到製作display或processKeySpecialUpstatic的原因，所以只要讓它們成爲普通的成員函數即可。如果您想知道什麼時候成員函數應該是static，請考慮如果沒有創建該類的對象（即沒有調用構造函數），該函數是否有意義。如果該功能在這種情況下沒有意義，那麼它不應該是static。

Answer 3

靜態方法無法訪問實例變量。如果你想從方法中訪問實例變量remove static。如果這些值可以通過所有機器人實例是相同的，那麼使它們成爲靜態變量並且該方法可以保持靜態。

Answer 4

static成員是那些使用它們不需要實例化，所以他們沒有this，因爲this需要實例：

class foo { 
public 
    void test() { 
     n = 10; // this is actually this->n = 10 
    } 
    static void static_test() { 
     n = 10; // error, since we don't have a this in static function 
    } 
private: 
    int n; 
}; 

正如你看到的，你不能調用一個實例函數或使用實例成員在static函數內。所以一個函數應該是靜態的，如果它的操作不依賴於實例，並且如果你需要在你的函數中需要一個動作，需要this，你必須想到爲什麼我把它稱爲static，而它需要this。

成員變量是static是否應該在class的所有實例之間共享的，它不屬於任何特定的class實例，例如我可能希望我的類創建實例的計數器：

// with_counter.h 
class with_counter { 
private: 
    static int counter; // This is just declaration of my variable 
public: 
    with_counter() {++counter;} 
    ~with_counter() {--counter;} 

    static int alive_instances() { 
     // this action require no instance, so it can be static 
     return counter; 
    } 
}; 

// with_counter.cpp 
int with_counter::counter = 0; // instantiate static member and initialize it here 

Answer 5

這裏有兩個問題 - 你試圖實現的算法和它爲什麼不編譯的機制。

爲什麼不編譯。

你在混合靜態和實例變量/方法 - 這很好。但是你不能從一個靜態方法中引用一個實例變量。這是「無效使用」錯誤。如果你仔細想想，這是有道理的。只有一個「static void display（）」方法。所以如果它試圖引用非靜態（實例）變量「機器人」，它指的是哪一個？可能有10 ...或沒有。

您嘗試實施的邏輯。

它看起來像你想要一個管理N個機器人的單個Environment類。這完全合乎邏輯。一種常見的做法是將Environment設置爲「單例」 - 一個只允許單個實例的實例變量。然後它可以根據需要分配儘可能多的機器人，並自由地提及它們，因爲沒有靜態變量/方法。

另一種方法是繼續並使整個Environment類爲靜態。然後保留一個（靜態）機器人列表。但我認爲現在大多數人會說選項＃1是要走的路。

Answer 6

第一個錯誤提示您不能在靜態成員函數中使用非靜態成員。

第二個說，你需要定義除靜態成員聲明他們必須定義靜態成員變量外的一類，在源文件（未在頭）是這樣的：

int Environment::numOfRobots = 0; 

你不需要任何靜態成員。要有一個絕對正確和便攜的GLUT界面，請使用Environment類型的文件級對象和用C連接聲明的文件級（非成員）函數。爲方便起見，還有一個名爲display的成員函數。

class Environment 
{ 
public: 
    void display() { ... } 
    ... 
}; 

static Environment env; 
extern "C" void display() { env.display(); }