PHPのstatic：静的メソッド・プロパティとselfとstaticの違い

staticなメソッドやプロパティは、オブジェクトではなくクラスそのものに属します。静的メソッドはClassName::method()で呼び、静的プロパティはClassName::$propertyで読み、先にオブジェクトを作る必要はありません。クラスの中ではself::で同じメンバーを参照します。

<?php
class Temperature
{
    public static int $conversions = 0;

    public static function toFahrenheit(float $c): float
    {
        self::$conversions++;
        return $c * 9 / 5 + 32;
    }
}

echo Temperature::toFahrenheit(20), "\n";
echo Temperature::toFahrenheit(37.5), "\n";
echo 'Conversions so far: ', Temperature::$conversions, "\n";

どこにもnew Temperature()はありません。静的メンバーは、オブジェクトの状態を必要としないヘルパー（変換、ファクトリー、検証）や、カウンターのようにクラス全体に属するデータに便利です。

静的プロパティはすべてのオブジェクトで共有される

普通のプロパティはオブジェクトごとに1つの値を持ちます。静的プロパティはクラス全体で1つの値を持つので、すべてのオブジェクトが同じものを見ます。ここでは新しいUserが作られるたびに共有のカウンターを増やし、次のIDを受け取ります。

<?php
class User
{
    private static int $nextId = 1;
    public readonly int $id;

    public function __construct(public string $name)
    {
        $this->id = self::$nextId++;
    }

    public static function created(): int
    {
        return self::$nextId - 1;
    }
}

$a = new User('Ada');
$b = new User('Grace');
$c = new User('Linus');

echo "{$a->name} #{$a->id}, {$b->name} #{$b->id}, {$c->name} #{$c->id}\n";
echo User::created(), " users created\n";

self::$nextIdの$に注意してください。静的プロパティは::のあとも$が残りますが、定数（self::MAX）には付きません。静的プロパティが生きているのは1回のPHPリクエストの間だけです。一般的なWebサイト（PHP-FPMやApache）ではページを読み込むたびに最初からやり直すので、訪問者をまたいでデータを保存する場所にはなりません。

静的メソッドには$thisがない

静的メソッドはオブジェクトなしで実行されるので、中には$thisが存在しません。静的メソッドはself::でほかの静的メソッドを呼べますが、普通のプロパティは読めません。普通のメソッドを静的に呼んでも失敗します。

<?php
class Slug
{
    private string $separator = '-';

    public static function make(string $text): string
    {
        $text = strtolower(trim($text));
        return trim(preg_replace('/[^a-z0-9]+/', '-', $text), '-');
    }

    public function withSeparator(string $text): string
    {
        return str_replace('-', $this->separator, self::make($text));
    }
}

echo Slug::make('  Hello, Static World! '), "\n";
echo (new Slug())->withSeparator('Objects can call static methods'), "\n";

try {
    echo Slug::withSeparator('no object here');
} catch (Error $e) {
    echo get_class($e), ': ', $e->getMessage(), "\n";
}

逆の方向は問題ありません。withSeparator()がself::make()でしているように、普通のメソッドは静的メソッドを呼べます。

selfとstatic：遅延静的束縛

self::はコードが書かれているクラスを指します。static::は実行時にメソッドが呼ばれたクラスを指します。違いが表れるのは継承があるときだけで、いちばん重要になるのはファクトリーメソッドです。

<?php
class Model
{
    public static function createWithSelf(): Model
    {
        return new self();
    }

    public static function createWithStatic(): static
    {
        return new static();
    }

    public static function table(): string
    {
        return strtolower(static::class) . 's';
    }

    public static function tableWithSelf(): string
    {
        return strtolower(self::class) . 's';
    }
}

class Post extends Model {}
class Comment extends Model {}

echo get_class(Post::createWithSelf()), "\n";    // Model
echo get_class(Post::createWithStatic()), "\n";  // Post
echo Post::table(), ', ', Comment::table(), "\n";
echo Post::tableWithSelf(), "\n";

Post::createWithSelf()はModelを返しますが、呼び出し側が望んでいたものであることはまずありません。staticは呼び出しで名前を挙げたクラスなのでPostに解決されます。PHPはこれを遅延静的束縛と呼びます。継承されることを前提にしたメソッドではstatic::とnew static()を使い、本当にこのクラスそのものを指したいときにself::を使います。同じルールは定数にも当てはまり、static::TABLEは子自身のTABLEを拾い、self::TABLEは常にコードが書かれたクラスのものを読みます。

継承した静的プロパティは共有される

子クラスは、自分で宣言しない限り、親の静的プロパティを共有します。これはstaticの定番の驚きで、2つのサブクラスが1つの数を数えてしまうのです。

<?php
class Counter
{
    public static int $count = 0;

    public static function increment(): void
    {
        static::$count++;
    }
}

class Apples extends Counter {}

class Pears extends Counter
{
    public static int $count = 0;   // its own copy
}

Apples::increment();
Apples::increment();
Pears::increment();

echo 'Counter: ', Counter::$count, "\n";
echo 'Apples: ', Apples::$count, "\n";
echo 'Pears: ', Pears::$count, "\n";

Applesは自分の$countを持たないので、Apples::$countはCounter::$countで、どちらも2と出力します。Pearsはプロパティを宣言し直しているので、自分で数えます。トレイトで宣言した静的プロパティは動きが違い、トレイトを使う各クラスが別々のコピーを得ます。

関数の中のstatic変数

staticには、関数の本体の中で2つ目の意味があります。static変数は呼び出しの間で値を保ちます。初期値が代入されるのは、関数が最初に実行されたときだけです。

<?php
function nextTicket(): string
{
    static $number = 0;
    $number++;
    return sprintf('T-%04d', $number);
}

echo nextTicket(), "\n";
echo nextTicket(), "\n";
echo nextTicket(), "\n";

// A simple cache: computed once, reused afterwards
function slowSquare(int $n): int
{
    static $cache = [];
    if (!isset($cache[$n])) {
        echo "(computing $n) ";
        $cache[$n] = $n * $n;
    }
    return $cache[$n];
}

echo slowSquare(12), "\n";
echo slowSquare(12), "\n";

2回目のslowSquare(12)は計算を飛ばします。静的プロパティと同じく、これらの値も各リクエストの終わりにリセットされます。変数のスコープ全般については変数のページで扱っています。

staticが不適切な場面

静的メソッドは便利なので、使いすぎてしまいがちです。すべてのメソッドが静的プロパティを読み書きするクラスは、クラス名を付けたグローバルな状態です。すべての呼び出し側がそれを共有し、テストでは新しいコピーを得られず、別の実装に差し替えることもできません。

<?php
// Static: one shared cart for the whole program
class StaticCart
{
    private static array $items = [];

    public static function add(string $item): void { self::$items[] = $item; }
    public static function items(): array { return self::$items; }
}

// Object: each cart is separate
class Cart
{
    private array $items = [];

    public function add(string $item): void { $this->items[] = $item; }
    public function items(): array { return $this->items; }
}

StaticCart::add('book');
StaticCart::add('pen');     // a "second customer" adds to the same cart
print_r(StaticCart::items());

$ada = new Cart();
$linus = new Cart();
$ada->add('book');
$linus->add('pen');
print_r($ada->items());
print_r($linus->items());

staticの適した使い方は、状態を持たない純粋なヘルパー（Slug::make()）、名前付きコンストラクタ（Color::fromHex()）、クラス全体の定数です。2回の使用で異なりうるデータが必要なメソッドには、オブジェクトが必要です。