В какой момент срабатывает статический конструктор класса

Обновлено: 22.04.2024

Кроме обычных полей, методов, свойств классы и структуры могут иметь статические поля, методы, свойства. Статические поля, методы, свойства относятся ко всему классу/всей структуре и для обращения к подобным членам необязательно создавать экземпляр класса / структуры.

Статические поля

Статические поля хранят состояние всего класса / структуры. Статическое поле определяется как и обычное, только перед типом поля указывается ключевое слово static . Например, рассмотрим класс Person, который представляет человека:

В данном случае класс Person имеет два поля: age (хранит возраст человека) и retirementAge (хранит пенсионный возраст). Однако поле retirementAge является статическим. Оно относится не к конкретному человеку, а ко всем людям. (В данном случае для упрощения пренебрежем тем фактом, что в зависимости от пола и профессии пенсионный возраст может отличаться.) Таким образом, поле retirementAge относится не к отдельную объекту и хранит значение НЕ отдельного объекта класса Person, а относится ко всему классу Person и хранит общее значение для всего класса.

Причем в самом классе мы можем использовать это поле как и любые другие. Так, в методе СheckAge() , который поверяет пенсионный статус человека, для проверки используем это поле:

Но если мы хотим обратиться к этому полю вне своего класса, то мы можем обращаться к этому полю по имени класса:

На уровне памяти для статических полей будет создаваться участок в памяти, который будет общим для всех объектов класса.

При этом память для статических переменных выделяется даже в том случае, если не создано ни одного объекта этого класса.

Статические свойства

Подобным образом мы можем создавать и использовать статические свойства:

В данном случае доступ к статической переменной retirementAge опосредуется с помощью статического свойства RetirementAge .

Таким образом, переменные и свойства, которые хранят состояние, общее для всех объектов класса / структуры, следует определять как статические.

Нередко статические поля и свойства применяются для хранения счетчиков. Например, мы хотим иметь счетчик, который позволял бы узнать, сколько объектов Person создано:

В данном случае в классе Person счетчик хранится в приватной переменной counter, значение которой увеличивается на единицу при создании объекта в конструкторе. А с помощью статического свойства Counter, которое доступно только для чтения, мы можем получить значение счетчика.

Статические методы

Статические методы определяют общее для всех объектов поведение, которое не зависит от конкретного объекта. Для обращения к статическим методам также применяется имя класса / структуры:

В данном случае в классе Person определен статический метод CheckRetirementStatus() , который в качестве параметра принимает объект Person и проверяет его пенсионный статус.

Следует учитывать, что статические методы могут обращаться только к статическим членам класса. Обращаться к нестатическим методам, полям, свойствам внутри статического метода мы не можем.

Статический конструктор

Кроме обычных конструкторов у класса также могут быть статические конструкторы. Статические конструкторы имеют следующие отличительные черты:

Статические конструкторы не должны иметь модификатор доступа и не принимают параметров

Как и в статических методах, в статических конструкторах нельзя использовать ключевое слово this для ссылки на текущий объект класса и можно обращаться только к статическим членам класса

Статические конструкторы нельзя вызвать в программе вручную. Они выполняются автоматически при самом первом создании объекта данного класса или при первом обращении к его статическим членам (если таковые имеются)

Статические конструкторы обычно используются для инициализации статических данных, либо же выполняют действия, которые требуется выполнить только один раз

Определим статический конструктор:

В данном случае с помощью встроенной структуры DateTime получаем текущий год. Для этого используется свойство DateTime.Now.Year . если он равен 2022, устанавливаем один пенсионный возраст. При другом значении текущего года устанавливается другое значение пенсионного возраста.

Статические классы

Статические классы объявляются с модификатором static и могут содержать только статические поля, свойства и методы. Например, определим класс, который выполняет ряд арифметических операций:

When I have class containing a static constructor, is that constructor called when the assembly containing the class is first loaded or when the first reference to that class is hit?

5 Answers 5

When the class is accessed for the first time.

A static constructor is used to initialize any static data, or to perform a particular action that needs performed once only. It is called automatically before the first instance is created or any static members are referenced.

Interesting that it says "before the first instance is created or any static members are referenced". There's some leeway there in when it actually gets invoked.

A static constructor is used to initialize any static data NO. Better to use static initializer to initialize static stuff.

Static constructor is guaranteed to be executed immediately before the first reference to a member of that class - either creation of instance or own static method/property of class.

Note that static initilaizers (if there is no static constructor) guaranteed to be executed any time before first reference to particular field.

Following question stackoverflow.com/questions/32525628/… demonstrate case when "immediate" behavior is quite obvious.

I actually just had the case where a static constructor was called right before the Main method of a console application even began executing!

The static constructor is called before you use anything in the class, but exactly when that happens is up to the implementation.

It's guaranteed to be called before the first static member is accessed and before the first instance is created. If the class is never used, the static constructor is not guaranteed to be called at all.

In case static method is called from parent class, static constructor will not be called, althogh it is explicitly specified. Here is an example b constructor is not called if b.methoda() is called.

There seems to be a gotcha with static constructors that is answered elsewhere but took a while to digest into a simple explanation. All the docs and explanations claim the static constructor/intializers are "guaranteed" to run before the first class is instantiated or the first static field is referenced. The gotcha comes in when you try to put a static singleton in the class that creates an instance of itself (chicken/egg). In this case the static constructor ends up being called after the instance constructor - and in my case the instance constructor contained code that relied on some static data.

(the answer for me was to put the singleton in a separate class or manually initialize the static data in the instance constructor before it is required)

Linked

Hot Network Questions

To subscribe to this RSS feed, copy and paste this URL into your RSS reader.

Does it exist in C++? If yes, please explain it with an example.

If it's addressed to a C++ programmer, it should explain not ask what's meant by static constructor as it's not C++ terminology. For example, it might be asking if the constructor could have static linkage, or could be prefixed with the static keyword to some achieve unspecified behaviour.

13 Answers 13

C++ doesn’t have static constructors but you can emulate them using a static instance of a nested class.

I guess that class constructor should be a friend of the class has_static_constructor to do anything useful? Otherwise it's just yet another static member.

@davka good remark. In fact, nesting isn’t particularly useful (other than constraining the scope, always a good thing).

You do have to be VERY CAREFUL about what you put in such a non-local static object constructor. When this constructor will run is non-deterministic and it will be very early in the boot process. A thorough explanation can be found in Scott Meyer's Effective C++ (Item 47 in the 2nd edition) on NLSO initialization. This can really bite you in the embedded world where the RTOS won't be available when the constructor runs.

@Tod Very valid comment. Unfortunately, having lazy loading is quite a bit more complicated. Essentially I would solve it with a static unique_ptr to a nested class which holds all the “static” members as, in fact, non-static members, and which is initialised to 0 and reset to a valid pointer once it’s first accessed.

For further question and interest you can read this topic:

Since we do not technically have static constructors in C++, you have to decide whether it is worth it to do something tricky to force the issue (e.g. using a static instance of a nested class), or to just slightly restructure your code to call a static initializer early in your program's life.

I like this approach better; as a silver lining, it takes the non- out of non-deterministic initialization.

There is one gotcha though -- this technique is insufficient if you are trying to initialize static const variables. For static const variables, you will have to make them private to the class and provide getters for outsiders to read them.

Note: I updated this code -- it compiles and runs successfully with no warnings via:

В прошлой статье для создания объекта использовался конструктор по умолчанию. Однако мы сами можем определить свои конструкторы. Как правило, конструктор выполняет инициализацию объекта. При этом если в классе определяются свои конструкторы, то он лишается конструктора по умолчанию.

На уровне кода конструктор представляет метод, который называется по имени класса, который может иметь параметры, но для него не надо определять возвращаемый тип. Например, определим в классе Person простейший конструктор:

Конструкторы могут иметь модификаторы, которые указываются перед именем конструктора. Так, в данном случае, чтобы конструктор был доступен вне класса Person, он определен с модификатором public .

Определив конструктор, мы можем вызвать его для создания объекта Person:

В данном случае выражение Person() как раз представляет вызов определенного в классе конструктора (это больше не автоматический конструктор по умолчанию, которого у класса теперь нет). Соответственно при его выполнении на консоли будет выводиться строка "Создание объекта Person"

Подобным образом мы можем определять и другие конструкторы в классе. Например, изменим класс Person следующим образом:

Теперь в классе определено три конструктора, каждый из которых принимает различное количество параметров и устанавливает значения полей класса. И мы можем вызвать один из этих конструкторов для создания объекта класса.

Консольный вывод данной программы:

Ключевое слово this

Ключевое слово this представляет ссылку на текущий экземпляр/объект класса. В каких ситуациях оно нам может пригодиться?

В примере выше во втором и третьем конструкторе параметры называются также, как и поля класса. И чтобы разграничить параметры и поля класса, к полям класса обращение идет через ключевое слово this . Так, в выражении

первая часть - this.name означает, что name - это поле текущего класса, а не название параметра name. Если бы у нас параметры и поля назывались по-разному, то использовать слово this было бы необязательно. Также через ключевое слово this можно обращаться к любому полю или методу.

Цепочка вызова конструкторов

В примере выше определены три конструктора. Все три конструктора выполняют однотипные действия - устанавливают значения полей name и age. Но этих повторяющихся действий могло быть больше. И мы можем не дублировать функциональность конструкторов, а просто обращаться из одного конструктора к другому также через ключевое слово this , передавая нужные значения для параметров:

В данном случае первый конструктор вызывает второй, а второй конструктор вызывает третий. По количеству и типу параметров компилятор узнает, какой именно конструктор вызывается. Например, во втором конструкторе:

идет обращение к третьему конструктору, которому передаются два значения. Причем в начале будет выполняться именно третий конструктор, и только потом код второго конструктора.

Стоит отметить, что в примере выше фактически все конструкторы не определяют каких-то других действий, кроме как передают третьему конструктору некоторые значения. Поэтому в реальности в данном случае проще оставить один конструктор, определив для его параметров значения по умолчанию:

И если при вызове конструктора мы не передаем значение для какого-то параметра, то применяется значение по умолчанию.

Инициализаторы объектов

Для инициализации объектов классов можно применять инициализаторы . Инициализаторы представляют передачу в фигурных скобках значений доступным полям и свойствам объекта:

С помощью инициализатора объектов можно присваивать значения всем доступным полям и свойствам объекта в момент создания. При использовании инициализаторов следует учитывать следующие моменты:

С помощью инициализатора мы можем установить значения только доступных из вне класса полей и свойств объекта. Например, в примере выше поля name и age имеют модификатор доступа public, поэтому они доступны из любой части программы.

Инициализатор выполняется после конструктора, поэтому если и в конструкторе, и в инициализаторе устанавливаются значения одних и тех же полей и свойств, то значения, устанавливаемые в конструкторе, заменяются значениями из инициализатора.

Инициализаторы удобно применять, когда поле или свойство класса представляет другой класс:

Обратите внимание, как устанавливается поле company :

Деконструкторы

Деконструкторы (не путать с деструкторами) позволяют выполнить декомпозицию объекта на отдельные части.

Например, пусть у нас есть следующий класс Person:

В этом случае мы могли бы выполнить декомпозицию объекта Person так:

Значения переменным из деконструктора передаюся по позиции. То есть первое возвращаемое значение в виде параметра personName передается первой переменной - name, второе возващаемое значение - переменной age.

По сути деконструкторы это не более,чем синтаксический сахар. Это все равно, что если бы мы написали:

При получении значений из декоструктора нам необходимо предоставить столько переменных, сколько деконструктор возвращает значений. Однако бывает, что не все эти значения нужны. И вместо возвращаемых значений мы можм использовать прочерк _ . Например, нам надо получить только возраст пользователя:

Поскольку первое возвращаемое значение - это имя пользователя, которое не нужно, в в данном случае вместо переменной прочерк.

В прошлой теме был разработан следующий класс:

И мы можем установить значения для переменных класса Person, можем получить их значения во внешние переменные. Однако если мы попробуем получить значения переменных name и age до их установки, то результаты будут неопределенными:

Чтобы избежать подобной ситуации применяются специальные функции инициализации или конструкторы. Они позволяют инициализировать объект класса. Так, изменим код программы следующим образом:

Теперь в классе Person определен конструктор:

По сути конструктор представляет функцию, которая может принимать параметры и которая должна называться по имени класса. В данном случае конструктор принимает два параметра и передает их значения полям name и age.

Если в классе определены конструкторы, то при создании объекта этого класса необходимо вызвать один из его конструкторов.

Вызов конструктора получает значения для параметров и возвращает объект класса:

После этого вызова у объекта person для поля name будет определено значение "Tom", а для поля age - значение 22. Вполедствии мы также сможем обращаться к этим полям и переустанавливать их значения.

Тажке можно использовать сокращенную форму инициализации:

По сути она будет эквивалетна предыдущей.

Консольный вывод определенной выше программы:

Подобным образом мы можем определить несколько конструкторов и затем их использовать:

В классе Person определено три конструктора, и в функции все эти конструкторы используются для создания объектов:

Хотя пример выше прекрасно работает, однако мы можем заметить, что все три конструктора выполняют фактически одни и те же действия - устанавливают значения переменных name и age. И в C++ можем сократить их определения, вызова из одного конструктора другой и тем самым уменьшить объем кода:

Запись Person(string n): Person(n, 18) представляет вызов конструктора, которому передается значение параметра n и число 18. То есть второй конструктор делегирует действия по инициализации переменных первому конструктору. При этом второй конструктор может дополнительно определять какие-то свои действия.

Таким образом, следующее создание объекта

будет использовать третий конструктор, который в свою очередь вызывает второй конструктор, а тот обращается к первому конструктору.

Инициализация констант и ссылок

В теле конструктора мы можем передать значения переменным класса. Однако константы и ссылки требуют особого отношения. Например, вначале определим следующий класс:

Этот класс не будет компилироваться, так как здесь есть две ошибки - отсутствие инициализации константы name и ссылки ageRef. Хотяя их значения устанавливаются в конструкторе, но к моменту, когда код инструкции из тела конструктора начнут выполняться, константы и ссылки уже должны быть инициализированы. И для этого необходимо использовать списки инициализации:

Списки инициализации представляют перечисления инициализаторов для каждой из переменных и констант через двоеточие после списка параметров конструктора:

Таким образом, все переменные, константы и ссылки получат значение, и никакой ошибки не возникнет.

Читайте также: