C++ 函数static关键字的应用场景有哪些？

c++++ 中 static 关键字应用于函数可实现以下场景：定义私有或受保护的类方法，以实现类内或派生类访问；创建全局函数，使函数可以在程序任意位置访问；创建线程安全的函数，确保并发环境中的安全使用。

C++ 函数 static 关键字的应用场景

static 关键字在 C++ 中广泛用于函数声明中，它控制函数作用域和生存期。下面列出一些主要的应用场景：

1. 定义私有或受保护的类方法

static 函数可以被声明为私有或受保护的，这意味着它们只能在该类内部访问或派生类中访问。这对于创建仅用于内部管理的实用程序函数很有用。

2. 创建全局函数

static 函数可以以全局作用域定义，这意味着它们可以在程序的任何地方访问。这对于创建库函数或实用程序函数非常有用。

3. 创建线程安全的函数

static 函数是线程安全的，这意味着它们可以在并发环境中安全使用。这是因为它们只存在单个副本，不会因并发访问而修改。

实战案例：

私有静态函数：

class MyClass {
public:
    void foo() {
        static int count = 0;  // 私有静态变量
        count++;
        std::cout << "Call count: " << count << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    obj.foo();  // 输出：Call count: 1
    obj.foo();  // 输出：Call count: 2
    // count 变量只在 foo() 方法中可见，不能从主函数中访问。
}

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受保护的静态函数：

class Base {
protected:
    static int value;  // 受保护静态变量
};

class Derived : public Base {
public:
    static void set_value(int v) {
        Base::value = v;  // 可以访问基类的受保护静态成员
    }

    static int get_value() {
        return Base::value;  // 可以访问基类的受保护静态成员
    }
};

int main() {
    Derived::set_value(100);
    std::cout << "Value: " << Derived::get_value() << std::endl;  // 输出：Value: 100
    // 只能通过 Derived 类访问 value 变量，因为它继承了 Base 类。
}

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全局静态函数：

static int global_count = 0;  // 全局静态变量

int increment_count() {
    return ++global_count;  // 返回并递增全局计数器
}

int main() {
    std::cout << increment_count() << std::endl;  // 输出：1
    std::cout << increment_count() << std::endl;  // 输出：2
    // 全局计数器在程序的整个生命周期中都可以访问。
}

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线程安全的静态函数：

class ThreadSafeClass {
public:
    static int get_random_number() {
        static std::random_device rd;  // 静态随机数生成器
        static std::mt19937 gen(rd());
        return gen();
    }
};

int main() {
    std::thread t1([] {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            ThreadSafeClass::get_random_number();
        }
    });

    std::thread t2([] {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            ThreadSafeClass::get_random_number();
        }
    });

    t1.join();
    t2.join();
    // 即使从多个线程并发访问，get_random_number 函数也能生成线程安全的随机数。
}

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