静态成员变量与函数：在类层级中共享数据和行为

# 1. 理解静态成员变量和函数

静态成员在面向对象编程中扮演着重要的角色，它们不依赖于类的实例而存在，并且可以被所有类的对象共享。在本章中，我们将深入探讨静态成员变量和函数的定义、特点以及与非静态成员的区别。让我们开始吧！

## 1.1 静态成员变量的定义和特点

静态成员变量是属于类而不是属于类的实例的变量。它只有一份内存空间，被所有的类对象所共享。在类中使用关键字 `static` 来声明静态成员变量。静态成员变量的特点包括：
- 在内存中只有一份拷贝，所有实例共享
- 可以通过类名直接访问，也可以通过对象访问
- 在类的任何对象被创建之前就已经存在

class MyClass:
    static_var = 10  # 定义静态成员变量

# 通过类名直接访问静态成员变量
print(MyClass.static_var)  # 输出：10

# 通过对象访问静态成员变量
obj1 = MyClass()
print(obj1.static_var)  # 输出：10

obj2 = MyClass()
print(obj2.static_var)  # 输出：10

总结：静态成员变量在内存中只有一份拷贝，可以通过类名或对象访问，适合用于表示属于整个类的共享数据。

## 1.2 静态成员函数的定义和用途

静态成员函数是不依赖于类的实例而存在的函数。同样地，使用关键字 `static` 来声明静态成员函数。静态成员函数的用途包括：
- 与类相关联的函数，不需要访问类的实例
- 可以被类直接调用，无需实例化对象
- 可以访问类的静态成员变量，但不能访问非静态成员变量

class MyClass:
    @staticmethod
    def static_method():
        print("This is a static method")

# 调用静态成员函数
MyClass.static_method()  # 输出：This is a static method

总结：静态成员函数与类相关联，不需要访问实例，可以直接通过类名调用，适合用于执行与类相关的任务。

## 1.3 静态成员和非静态成员的区别

静态成员与非静态成员的主要区别在于：
- 静态成员属于类，非静态成员属于类的实例
- 静态成员可以通过类名直接访问，非静态成员需要通过对象访问
- 静态成员函数中只能访问静态成员变量，而非静态成员函数可以访问静态和非静态成员变量

class MyClass:
    static_var = 10  # 静态成员变量

    def __init__(self, x):
        self.x = x  # 非静态成员变量

    @staticmethod
    def static_method():
        print("Accessing static member variable:", MyClass.static_var)

    def instance_method(self):
        print("Accessing static member variable:", MyClass.static_var)
        print("Accessing instance member variable:", self.x)

# 静态成员函数可以访问静态成员变量
MyClass.static_method()  # 输出：Accessing static member variable: 10

# 非静态成员函数可以访问静态和非静态成员变量
obj = MyClass(20)
obj.instance_method()
# 输出：
# Accessing static member variable: 10
# Accessing instance member variable: 20

总结：静态成员与非静态成员在访问方式和作用域上有明显的区别，理解它们的不同有助于合理使用静态成员以及非静态成员。

# 2. 在类层级中使用静态成员变量

### 2.1 静态成员变量的初始化和访问

在面向对象编程中，静态成员变量是属于类本身的变量，不属于对象实例。静态成员变量可以被所有类的对象共享，它们在类第一次被加载时被初始化，在整个程序的执行过程中只有一个副本。

在使用静态成员变量前，我们需要先对其进行初始化。下面是一个例子：

public class MyClass {
    public static int count; // 静态成员变量

    public static void main(String[] args) {
        MyClass.count = 5; // 静态成员变量赋值
        System.out.println("Count: " + MyClass.count);

        MyClass obj1 = new MyClass();
        MyClass obj2 = new MyClass();
        obj1.count++; // 使用对象调用静态成员变量
        System.out.println("Count after increment by obj1: " + MyClass.count);
        obj2.count++; // 使用对象调用静态成员变量
        System.out.println("Count after increment by obj2: " + MyClass.c