Respuesta.

Historia de la pregunta

En C++, las clases pueden tener miembros estáticos y no estáticos (variables y funciones). Se introdujeron para soportar datos comunes (para todos los objetos de la clase), así como funciones que no requieren acceso al estado de un instancia específica.

Problema

Es importante distinguir entre miembros estáticos y no estáticos, ya que tienen ciclos de vida, ámbitos de visibilidad y reglas de inicialización diferentes. Los errores frecuentes incluyen: definiciones incorrectas, uso simultáneo de miembros de instancia y estáticos, definiciones duplicadas en encabezados.

Solución

Las variables estáticas de clase se declaran dentro de la clase como static, pero deben ser definidas por separado fuera de la clase (hasta C++17). Existen en una única instancia. Las funciones estáticas no tienen acceso a miembros no estáticos (de instancia) sin una referencia explícita.

Ejemplo de código:

class Counter {
public:
    static int count;
    Counter() { ++count; }
    static void Reset() { count = 0; }
};

int Counter::count = 0;

Características clave:

Los miembros estáticos comparten el estado entre todos los objetos de la clase.
Los miembros estáticos se pueden utilizar sin crear una instancia de la clase.
La inicialización de las variables estáticas se realiza fuera de la definición de la clase (hasta C++17).

Preguntas trampa.

¿Se puede inicializar una variable estática de clase directamente dentro de la clase (hasta C++17)?

No, hasta C++17 se debe proporcionar una definición fuera de la clase. En C++17 y versiones posteriores, para static inline es posible definir directamente dentro de la clase.

// C++17
class Foo {
    inline static int counter = 0;
};

¿Tiene una función estática de clase acceso a this o a miembros no estáticos?

No, los miembros estáticos no tienen acceso a miembros no estáticos o a this, incluso si se crean instancias de la clase. Para referirse a ello, es necesario pasar explícitamente el objeto.

¿Se creará un miembro estático de clase en cada instancia de la clase?

No, los miembros estáticos existen en una única instancia para toda la clase independientemente del número de objetos.

Errores típicos y anti-patrones

Miembros static no definidos fuera de la clase (en versiones anteriores)
Uso de miembros estáticos para almacenar datos que dependen de cada objeto
Violación de la encapsulación con variables estáticas globales

Ejemplo de la vida real

Caso negativo

El desarrollador declara static int en la clase, pero no lo define fuera de la clase. El enlazador da un error de símbolo indefinido, ya que el miembro estático no se inicializa.

Pros:

El compilador no se queja de la declaración

Contras:

Errores de enlace
Errores en tiempo de ejecución misteriosos, si la variable se utiliza antes de la inicialización

Caso positivo

El miembro estático se declara en la clase, se define fuera de la clase y se utiliza como un contador de objetos creados.