Ответ.

История вопроса

В C++ классы могут иметь статические и нестатические члены (переменные и функции). Они появились для поддержки общих данных (для всех объектов класса), а также для функций, которым не требуется доступ к состоянию конкретного экземпляра.

Проблема

Важно различать статические и нестатические члены, так как у них разные жизненные циклы, области видимости и правила инициализации. Частые ошибки включают: неправильное определение, одновременное использование экземплярных и статических членов, повторные определения в заголовках.

Решение

Статические переменные класса объявляются внутри класса как static, но должны быть определены отдельно вне класса (до C++17). Они существуют в единственном экземпляре. Статические функции не имеют доступа к нестатическим (экземплярным) членам без явного указания.

Пример кода:

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

int Counter::count = 0;

Ключевые особенности:

Статические члены разделяют состояние между всеми объектами класса
Статические члены можно использовать без создания экземпляра класса
Инициализация статических переменных вне определения класса (до C++17)

Вопросы с подвохом.

Можно ли инициализировать статическую переменную класса прямо внутри класса (до C++17)?

Нет, до C++17 для статического члена нужно дать определение вне класса. В C++17 и выше для inline static возможно определение прямо внутри класса.

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

Имеет ли static-функция класса доступ к this или нестатическим членам?

Нет, static-члены не имеют доступа к нестатическим членам или this, даже если созданы экземпляры класса. Для обращения нужно явно передать объект.

Будет ли static-член класса создан при каждом экземпляре класса?

Нет, static-члены существуют в единственном экземпляре для всего класса независимо от числа объектов.

Типовые ошибки и анти-паттерны

Не определены static-члены вне класса (в старых стандартах)
Использование статических членов для хранения данных, зависящих от каждого объекта
Нарушение инкапсуляции глобальными статическими переменными

Пример из жизни

Негативный кейс

Разработчик объявляет static int в классе, но не определяет её вне класса. Линковщик выдаёт ошибку undefined symbol, поскольку статик-член не инициализирован.

Плюсы:

Компилятор не ругается на объявление

Минусы:

Ошибки линковки
Загадочные runtime-ошибки, если переменная используется до инициализации

Позитивный кейс

Static-член объявлен в классе, определён вне класса, используется как счётчик созданных объектов.