static в C#: статические классы, методы, поля и конструкторы

static помечает член, который принадлежит типу, а не объекту. Поле экземпляра существует по одному на объект; статическое поле существует в единственном экземпляре, и всё. Метод экземпляра выполняется на объекте (order.Ship()); статический метод выполняется на типе (Math.Round(x)), и объект ему вообще не нужен.

Статические поля: одна копия на всех

Разницу нагляднее всего показывает счётчик. У каждого Order свой Id, но количество созданных на данный момент заказов должно храниться где-то в общем месте.

using System;

class Order
{
    private static int created;   // one copy for the whole program
    public int Id { get; }        // one copy per order
    public string Customer { get; }

    public Order(string customer)
    {
        created++;
        Id = created;
        Customer = customer;
    }

    public static int Created => created;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var a = new Order("Ana");
        var b = new Order("Ben");
        var c = new Order("Chen");

        Console.WriteLine($"{a.Customer} #{a.Id}, {b.Customer} #{b.Id}, {c.Customer} #{c.Id}");
        Console.WriteLine($"Orders created: {Order.Created}");
    }
}

Вывод:

Ana #1, Ben #2, Chen #3
Orders created: 3

К статическим членам обращаются через имя типа: Order.Created, а не a.Created. C# не позволяет обращаться к статическому члену через экземпляр (ошибка CS0176), поэтому в месте вызова сразу видно, что значение общее.

Статические методы

У статического метода нет this. Он работает только со своими параметрами и другими статическими членами. Это естественная форма для вспомогательных функций, которые что-то вычисляют из своих входных данных:

using System;

class Pricing
{
    public static decimal WithVat(decimal net, decimal rate) => Math.Round(net * (1 + rate), 2);

    public static string Format(decimal amount) => amount.ToString("0.00") + " EUR";
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        decimal gross = Pricing.WithVat(49.90m, 0.23m);
        Console.WriteLine(Pricing.Format(gross));
        Console.WriteLine(Math.Max(3, 7)); // Math is full of static methods
    }
}

Вывод:

61.38 EUR
7

Сам Main статический: среда выполнения вызывает его до того, как появится какой-либо объект.

Ошибка CS0120: статический код использует члены экземпляра

Поскольку Main статический, новички часто получают эту ошибку, как только добавляют второй метод:

class Program
{
    int visits;
    void Greet() { Console.WriteLine("Hello"); }

    static void Main()
    {
        Greet();    // error CS0120: An object reference is required for the non-static field, method, or property 'Program.Greet()'
        visits++;   // error CS0120: An object reference is required for the non-static field, method, or property 'Program.visits'
    }
}

У статического метода нет объекта, поэтому нет и visits, которое он мог бы увеличить. Есть два исправления, и правильное зависит от того, чем является член:

• Член действительно хранит данные конкретного объекта: создайте объект и используйте его. var app = new Program(); app.Greet();
• Члену не нужно состояние объекта: пометьте его static. static void Greet() { ... }

Пометка всего подряд как static, чтобы избавиться от ошибки, работает в крошечной программе и превращается в глобальное состояние в настоящей. Решайте, спрашивая себя, принадлежат ли данные одному объекту или всей программе.

Обратное направление разрешено всегда: методы экземпляра могут свободно вызывать статические члены.

Статические классы

Класс, объявленный static, может содержать только статические члены, и его экземпляр никогда нельзя создать. Это именованная группа функций и констант.

using System;

static class Temperature
{
    public const decimal FreezingC = 0m;

    public static decimal ToFahrenheit(decimal c) => c * 9 / 5 + 32;
    public static decimal ToCelsius(decimal f) => (f - 32) * 5 / 9;
    public static bool IsFreezing(decimal c) => c <= FreezingC;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine(Temperature.ToFahrenheit(25m));
        Console.WriteLine(Temperature.ToCelsius(212m));
        Console.WriteLine(Temperature.IsFreezing(-3m));
        // var t = new Temperature(); // error CS0712: Cannot create an instance of the static class 'Temperature'
    }
}

Вывод:

77
100
True

Компилятор следит за этим правилом: член экземпляра внутри статического класса это ошибка CS0708, а new для него ошибка CS0712. Math, Console, File, Path и Enumerable это статические классы. Методы расширения тоже должны находиться в статическом классе.

Статические конструкторы и static readonly

Статическое поле, значение которого требует больше одного выражения, можно задать в статическом конструкторе, который среда выполнения запускает один раз, до первого использования типа:

using System;
using System.Collections.Generic;

class ShippingRates
{
    public static readonly IReadOnlyDictionary<string, decimal> ByCountry;
    public static readonly DateTime LoadedOn = new DateTime(2026, 1, 1);

    static ShippingRates()
    {
        Console.WriteLine("ShippingRates initialized");
        ByCountry = new Dictionary<string, decimal> { ["PT"] = 4.90m, ["ES"] = 5.50m, ["FR"] = 6.20m };
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("Before first use");
        Console.WriteLine(ShippingRates.ByCountry["ES"]);
        Console.WriteLine(ShippingRates.ByCountry.Count);
        Console.WriteLine(ShippingRates.LoadedOn.ToString("yyyy-MM-dd"));
    }
}

Вывод:

Before first use
ShippingRates initialized
5.50
3
2026-01-01

readonly означает, что поле можно присвоить только в его инициализаторе или в статическом конструкторе. После этого его нельзя переприсвоить, хотя объект, на который оно указывает, всё ещё может быть изменяемым, поэтому словарь открыт как IReadOnlyDictionary.

const или static readonly

Оба дают именованное значение, общее для всей программы, и различаются тем, когда значение фиксируется:

Строка о копировании важна для библиотек: если сборка A объявляет public const int MaxItems = 50;, а сборка B его использует, B содержит литерал 50. Изменение A на 100 ничего не меняет для B, пока B не перекомпилируют. Для значений, которые могут меняться между версиями, предпочитайте static readonly.

using static

Директива using static (C# 6) импортирует статические члены типа, чтобы вызывать их без имени типа:

using System;
using static System.Math;
using static System.Console;

class Program
{
    static void Main()
    {
        double radius = 3;
        double area = PI * Pow(radius, 2);
        WriteLine($"Area: {area:F2}");
        WriteLine(Max(12, 40));
    }
}

Вывод:

Area: 28.27
40

Это хорошо читается в коде с большим количеством математики. В остальных местах используйте экономно: одинокий WriteLine или Parse скрывает, из какого типа пришёл метод.

Статическое состояние и потоки

Статическое поле общее для всех потоков процесса. Одновременное увеличение из нескольких потоков теряет обновления, потому что created++ это чтение, сложение и запись, и два потока могут чередовать эти шаги. Для счётчиков используйте Interlocked.Increment(ref created), для всего крупнее lock. Обычно это кусается в веб-приложениях: каждый запрос выполняется в каком-то потоке, поэтому статическое поле с «текущим пользователем» общее для всех пользователей.

Ещё одна тонкость: в обобщённом классе каждый сконструированный тип получает собственные статические поля. Cache<int>.Count и Cache<string>.Count это два разных поля.

Когда использовать static

Хорошие применения:

• Чистые вспомогательные функции, вычисляющие результат из аргументов: форматирование, преобразования, проверки.
• Константы и справочные данные только для чтения, общие для программы.
• Фабричные методы, например TimeSpan.FromMinutes(5) или ваш собственный Temperature.FromCelsius(21).
• Методы расширения.

Плохие применения:

• Изменяемое глобальное состояние (текущий пользователь, корзина покупок, меняющиеся настройки). Оно связывает весь код, который его касается, и делает тесты зависимыми от того, что оставили другие тесты.
• Всё, что захочется подменить в тестах, например часы, базу данных или отправку писем. Статический вызов нельзя заменить подделкой, а экземпляр, переданный в конструктор, можно.