Какие объекты и методы являются статическими. Примеры, которые демонстрируют свойства статического класса

Статика - это глобальное состояние. Статический метод или статическая переменная абсолютно ничем не отличаются от глобальной переменной, потому что, ни статика ни глобальная переменная не были переданны в качестве аргументов нигде и никак, а значит поступают из глобального пространства.

Чем статика может быть опасна?
Представь, что ты пишешь утилиту для загрузки изображений. И вот наступил момент, когда нужно указывать параметры обрезки для превьюшек. Со статикой это может выглядеть так:

Public function upload() { $width = Config::read("width"); $height = Config::read("height"); // .. Do upload.. }
(На заметку CakePHP кишит такими подходами)
Проблемы такого подхода?

1. Нужно знать и быть точно уверенным, что статичный класс Config, был где-то там далеко инициализирован. А вдруг он не был инициализированным?

2. А что если ты решишь сменить источник конфига? Например читать, это все не из класса `Config` а откуда-нибудь из REST? Придется все переписывать, затем опять тестировать. Эта проблема известна как сильная связка .

3. Попробуй написать юнит тест для такого, без хаков и изращенных костылей. Ведь для того чтобы протестировать этот метод, нам нужно где-то там в глобальном пространстве инициализировать `Config`, затем убедится что он работает.

4. Скрытые зависимости.

Например инициализуруя класс, в случае статики:

$uploader = new Uploader(); $uploader->upload(...);

Ты и твои пользователи не видят какие у класса зависимости и от работы чего вообще он зависит. Проблема заметна особо, когда ты пишешь библиотеку или компонет.

Но тогда почему такие популярные фреймворки как Yii или Laravel полностью покрыты статикой?

Для того чтобы понять какие последствия несет статика, попробуй воспользоватся хоть одним компонентом Yii фреймворка отдельно. Например, если тебе нужна только CAPTCHA ты не сможешь её вытащить оттуда не переписав почти весь компонент, потому что везде внутри присутвует глобальное состояние, в виде `Yii::$app->`. То есть чтобы воспользоватся только капчей, придется подключать весь фреймворк и все его внутренние механизмы, когда это абсолютно не нужно.

Что касается Laravel, то статики там меньше, поскольку некоторые компоненты, вроде Eloquent могут использоватся по отдельности. Статика в ларе, она существует как обёртка, но не как реализация, во многих местах в отличии от Yii.

Вообще посмотри, как задачи решаются в Zend / Symfony
Там почти везде все зависимости передаются в качестве аргументов, что есть хорошо, слабо связано, и тестируемо.

Статические методы типа - это инструмент языковой среды, реализуемый для работы со статическими данными-членами. Подобные методы условно можно разделить на два вида:

статические методы в статических классах;

статические методы в нестатических классах.

Если программист объявляет класс статическим, то все члены этого класса становятся статическими, в том числе и методы. Это методы классов - контейнеров инструкций, они принимают объекты других типов для обработки и выдают нужное программисту значение типа.

Более распространен случай, когда программисту необходимо реализовать блок инструкций, независимый от объекта типа. Таким блоком инструкций выступает статический метод, поскольку вызывается до создания экземпляра типа.

Объявление и вызов статического метода

Метод объявляется статическим посредством ключевого слова static перед типом возвращаемого значения в определении метода в области видимости класса:

Public class Somenonstaticclass { // Объявляем статические поля. static int firststaticfield; static string secondstaticfield; // Объявляем нестатические поля. double firstnonstaticfield; float secondnonstaticfield; // Объявляем статический метод. static void FirstStaticMethod() { // Реализация статического метода. Console.WriteLine(firststaticfield); Console.WriteLine(secondstaticfield); } }

Программист может вызвать статический метод через имя типа, в котором он определен:

Class UseStaticMethods { static void Main() { // Вызываем статический метод через имя типа. Somenonstaticclass.FirstStaticMethod(); } }

Ограничения использования

Статические методы не участвуют в наследовании. Они запечатаны. Их можно только перегрузить, но не переопределить. Ограничение выражено тем, что статические методы относятся к классу, в котором определены, нестатические - к объекту класса.

Public class Somenonstaticclass { // Объявляем статические поля класса. static int firststaticfield; static string secondstaticfield; double firstnonstaticfield; float secondnonstaticfield; // Объявляем статический метод. static void FirstStaticMethod() { // Реализация статического метода. Console.WriteLine(firststaticfield); Console.WriteLine(secondstaticfield); } // Перегружаем метод FirstStaticMethod(). static int FirstStaticMethod(string a) { Console.WriteLine("Выводится введенный вами аргумент метода: "+a); } }

Статическим методам нестатического класса в блоке реализации доступны только статические члены. Нельзя использовать нестатические члены в статических методах:

Public class Somenonstaticclass { // Объявляем статические поля класса. static int firststaticfield; static string secondstaticfield; double firstnonstaticfield; float secondnonstaticfield; // Объявляем статический метод. static void FirstStaticMethod() { // Реализация статического метода. Console.WriteLine(firststaticfield); Console.WriteLine(secondstaticfield); Console.WriteLine(firstnonstaticfield); // Строка вызовет ошибку компиляции, так как внутри статического члена использован нестатический. } }

Модификатора static - с англ. "статичный", "постоянный" - делает переменную или метод "независимыми" от объекта. Давайте рассмотрим, как модификатор применяется к методам.

Модификатор static для методов

1. Метод вызывается без создания объекта класса.

Как и в случае с полями, статические методы можно вызывать без создания объекта. Например, представим, что у нас есть класс MyClass - а внутри его два метода, статический и "обычный":

class MyClass{ public static void firstMethod (){ System.out.println("Это статический метод!"); } public void secondMethod (){ System.out.println("Это НЕ статический метод!"); } }

Мы можем вызвать оба метода, создав объект класса MyClass:

class Test { public static void main (String args){ MyClass c1 = new MyClass(); c1.firstMethod(); c1.secondMethod(); } }

Тем не менее, попробуем записать то же самое без создания объекта - вот так:

class Test { public static void main (String args){ MyClass.firstMethod(); MyClass.secondMethod(); } }

Тут мы заменили название объекта - c1 - на название класса (ведь ни одного объекта теперь у нас нет! :)).

Как Вы думаете, что произойдет?

Естественно, такой код работать не будет. Дело в том, что так обращаться можно только к одному из этих методов - статическому:

class Test { public static void main (String args){ MyClass.firstMethod(); } }

Если нам понадобится второй, не статический метод, понадобится создавать объект класса MyClass . Как видите, если обращаться к статическим методам и через название объекта, и название класса, код будет работать. К нестатическим методам нужно обращаться исключительно через название объектов класса.

2. Статические методы нельзя переопределять.

Как Вы помните, один из фундаментальных - это "наследование". Дело в том, что в случаях, когда нам нужно создать новый класс, который имеет много общих свойств с каким-то уже существующим, вместо того, чтобы писать все заново, можно сделать "наследника" существующего класса. Этот "наследник" будет иметь те же самые метод и переменные, что и "родитель".

Тем не менее, в классе-наследнике обычно можно переопределять существующие методы. Это значит, что можно создать метод с таким же названием, только заменить его "внутренности". Так вот, статический метод нельзя переопределить. По аналогии с переменными, можно сказать, что этот метод "один для класса и его наследников" - так же, как статическая переменная "одна для класса и всех его объектов".

3. Статическим методам нужен "статический контекст".

Есть такое правило: статический метод не может ссылаться на нестатическую переменную . Что это значит?

Представьте, что у нас в каком-то классе есть статический метод. То есть это метод, к которому, как Вы знаете, можно обращаться без создания объекта класса . Это значит, что если статический метод будет обращаться к нестатическим переменным (которые попросту "не будут существовать", потому что объект не объявлен), то возникнет ошибка. Поэтому, статические методы могут ссылаться только на статические переменные . Это гарантирует, что во время выполнения нашего метода все элементы будут инициализированы и будут работать. Именно это и называется "статическим контекстом".

Итог двух частей - зачем применяется модификатор static

Итак, Вы в общих чертах поняли, в чем заключается принцип работы модификатора static. Давайте подытожим - как он применяется?

1. Если нужно объявить любую константу - например, = 3,14 - обязательно нужно использовать static. Они объявляются с использованием сочетание "static final":public class Test {

public static final double pi = 3.14159265359 ;

2. Если Вам нужно иметь доступ к переменной или методу без создания экземпляра класса. Например, представим, что у нас есть класс Cat. Логически, нет смысла делать статической переменную "имя кошки" - ведь оно будет индивидуальным для каждого экземпляра класс - т.е. для каждого кота. И метод "мяукать" делать статическим нет смысла - ведь без кошки (без создания объекта класса) вроде как некому будет мяукать 🙂

Но если представить, что у нас есть класс Math, в котором будет метод "найти корень квадратный". Это метод мы можем сделать статическим - ведь он нам явно очень пригодится, и будет часто использоваться. А зачем писать две строчки кода (создание экземпляра класса + вызов метода), если можно обойтись одной (вызов метода)? При этом, класс Math не несет никакой логическом нагрузки, в отличии от классов Cat, Dog или Car, и нам совершенно не нужен объект Math чтобы находить квадратные корни 🙂

3. У статических переменных и методов есть еще одно полезное свойство - они общие для всех экземпляров класса .

С одной стороны, это перекликается с установкой констант - пункт 1. Например, представьте, что у нас есть класс Cat, в котором есть два поля - "количество_лап" и "количество_хвостов". Понятно, что для всех экземпляров этого класса переменная "количество_лап" будет равна 4, а "количество_хвостов" равна 1. Мы можем сделать эти поля static, потому что они будут общими. Кроме того, это нам поможет сэкономить память, потому что эти переменные не будут "создаваться заново" для каждого экземпляра. Наоборот, все эти экземпляры будут ссылаться на одну и ту же - статическую - переменную.

Тот факт, что статическая переменная общая для всех классов, можно использовать и по-другому. Например, представьте, что у нас есть класс Dog. В этом классе, у нас будет статическая переменная "количество_собак", и мы сделаем так, чтобы каждый раз при создании объекта класса Dog она увеличивалась на 1. Таким образом, мы сможем посчитать, сколько мы создавали объектов! Или, как вариант, эту цифру можно использовать для присвоения уникального идентификационного номера каждой собаке.

Теперь Вы знаете основные способы применения модификатора static. Бывают и другие, но их мы рассмотрим позже.

Объявление методов.

Тема 9. Методы

Какбыло отмечено ранее С# поддерживает большой набор функций-членов, которые имеют различные имена и предназначены для разных целей. Тем неменее, все они содержат блоки операторов, которые исполняются при вызове точно также, как это происходит для стандартного метода.

Методы можно разделить на две основные группы - методы экземпляра (определенные без ключевого слова static ) , которые принадлежат группе функций экземпляра и статические методы с ключевым словом static , которые принадлежат к группе статических функций.

Метод экземпляра исполняется для конкретного объекта, а статический метод - для класса, поэтому при вызове последнего применяется имя класса, а не объекта.Все объекты одного класса исполь­зуют одну копию метода экземпляра.

Определение метода состоит из заголовка и тела метода. В заголовке указываются важные атрибуты, определяющие, как другие части про­граммы осуществляют доступ к методу. Тело метода состоит из операторов, выполняю­щихся при его вызове.

Уровень доступа к методу определяется необязательным спецификатором в его за­головке.

На данный момент применялись два из возможных спецификаторов: public иprivate, public указывает, что к методу имеет доступ любая часть программы, a private ограничивает его применение за пределами класса.

Приведем синтаксический блок применения метода.

Метод::=

<3аголовок_метода>

<Тело_метода>

<3аголовок_метода>::=[<Спецификаторы_метода>] <Тип_возвращаемого_значения> <Идентификатор метода> ([<Список_формальных_параметров>])

< Тело_метода>: :=

<Операторы>

<Спецификаторы_метода>

::=<Спецификатор_доступности>

<Спецификатор_доступности>

::= public

::= private

<Тип_возвращаемого_значения>

::= <Тип>

Вызов метода состоит из его имени, за которым следует пара круглых скобок со спис­ком аргументов, последний должен соответствовать списку формальных параметров, определенных в заголовке метода.

Привести пример.

Известно, что исполнение программы в среде.NET начинается с вызова метода Main(). Среда исполнения не создает никаких объектов, поэтому Main() должен вызы­ваться независимо от них. Объявление метода Main() статическим указывает, что он принадлежит классу. Тем самым, среда исполнения вызывает Main () непосредственно через имя класса.

Статический метод можно вызвать тремя способами:

1. Из объекта класса, которому он принадлежит. В этом случае префикс (имя класса или объекта) не нужен.

public static void Average(…)

2. Извне данного класса.

При этом существуют две возможности:

1. Если существует объект класса, где метод определен, вызов последнего состоит из имени объекта, операции уточнения и имени метода:

myClass A = new myClass();

2. Независимо от существования объектов класса, а котором метод определен, он вызывается для класса посредством операции уточнения:

MyClass.Average(. ..)...

В вызоае метода предпочтительнее использовать имя класса (myClass.Average(...)), а не объекта A.Average(...) поскольку первый вариант четко указывает, что вызывается статический метод.

Вы можете объявить некоторые методы класса статическими методами. Для этого вы должны воспользоваться ключевым словом static. Статические методы не принимают параметр this. На использование статических методов накладывается ряд ограничений.

Статические методы могут непосредственно обращаться только к статическим членам класса.

Статический метод не может быть объявлен как виртуальный метод.

Вы не можете определить нестатический метод с тем же именем и тем же набором параметров, что и статический метод класса.

Статические методы имеют одну интересную особенность - вы можете вызывать их даже без создания объектов класса. Чтобы вызвать из программы статический метод, вы должны указать его полное имя, включая имя класса.

Ниже представлен класс Circle, в котором определена статический метод GetPi. Он используется для получения значения статического элемента класса fPi.

static void GetPi()

static float fPi;

float Circle::fPi = 3.1415;

Вы можете вызвать метод GetPi следующим образом:

fNumber = Circle::GetPi();

Обратите внимание, что объект класса Circle не создается.

Общие члены объектов класса

Иногда удобно, чтобы все объекты данного класса имели общие элементы данных, которые используются совместно. За счет этого можно существенно сократить количество глобальных переменных, улучшая структуру программы.

Общие элементы данных класса следует объявить с ключевым словом static. Все общие элементы класса надо определить в тексте программы, зарезервировав за ними место в оперативной памяти:

{ public: int xLeftTop, xRightBottom; int yLeftTop, yRightBottom; static char title; void SetTitle(char*); };char Cwindow::title = “заголовок окна”;

Каждый объект класса Cwindow будет иметь уникальные координаты, определяемые элементами данных xLeftTop, xRightBottom, yLeftTop, yRightBottom и одинаковый заголовок, хранимый элементом данных title.

Общие элементы данных находятся в области действия своего класса. Методы класса могут обращаться к общим элементам точно так же, как к остальным данным из класса:

void SetTitle(char* sSource)

{ strcpy(title, sSource); }

Чтобы получить доступ к общим элементам из программы, надо объявить их как public. Для обращения к такой переменной перед ее именем надо указать имя класса и оператор::.

printf(Cwindow::title);

Дружественные функции и дружественные классы

Доступ к элементам класса из программы и других классов ограничен. Вы можете непосредственно обращаться только к элементам класса, определенным или описанным после ключевого слова public. Однако, в некоторых случаях, требуется определить функцию вне класса или другой класс, методы которого могут обращаться непосредственно ко всем элементам класса, включая элементы объявленные как private и protect.

Дружественные функции

В Си++ вы можете определить для класса так называемую дружественную функцию, воспользовавшись ключевым словом friend. В классе содержится только объявление дружественной функции. Ее определение расположено вне класса. Вы можете объявить дружественную функцию в любой секции класса -public, private или protect.

Дружественная функция не является элементом класса, но может обращаться ко всем его элементам, включая private и protect. Одна и та же функция может быть дружественной для двух или более классов.

В следующем примере определена функция Clear, дружественная для классаpoint. Дружественная функция Clearиспользуется для изменения значения элементов данныхm_xиm_y, объявленных как private:

// Класс point

// Функция Clear объявляется дружественной классу point

friend void point::Clear(point*);

// Интерфейс класса...

//==========================================================

// Функция Clear

void Clear(point* ptrPoint)

// Обращаемся к элементам класса, объявленным как private

ptrPoint->m_x = 0;

ptrPoint->m_y = 0;

//==========================================================

// Главная функция

point pointTestPoint;

// Вызываем дружественную функцию

Clear(&pointTestPoint);

С помощью ключевого слова friend вы можете объявить некоторые методы одного класса дружественными для другого класса. Такие методы могут обращаться ко всем элементам класса, даже объявленным как private и protect, несмотря на то, что сами они входят в другой класс.

В следующем примере мы определяем два класса - line и point. В классе point определяем метод Set и объявляем его в классе line как дружественный. Дружественный метод Set может обращаться ко всем элементам класса line:

// Предварительное объявление класса line

//==========================================================

// Класс point

// Метод Set класса point

void Set(line*);

//==========================================================

// Класс line

// Метод Set класса point объявляется дружественной

// классу point

friend void point::Set(line*);

int begin_x, begin_y;

int end_x, end_y;

//==========================================================

// Функция Clear

void point::Set(line* ptrLine)

// Обращаемся к элементам класса line, объявленным как

ptrLine->begin_x = 0;

ptrLine->begin_y = 0;

//==========================================================

// Главная функция

point pointTestPoint;

line lineTestPoint;

// Вызываем дружественный метод

pointTestPoint.Set(&lineTestPoint);