c语言中的static关键字的用法详解

Love The Way You Lie 2022-11-19 11:20 144阅读 0赞

## 概述 ##

`static`关键字在c语言中比较常用，使用恰当能够大大提高程序的模块化特性，有利于扩展和维护。

但是对于c语言初学者，`static`由于使用灵活，并不容易掌握。本文就static在c语言中的应用进行总结，供参考使用。错漏之处，请不吝指正。

最后一节加入了c++面向对象中`static`的使用特性，当作拓展阅读。

## 一、在程序中使用static ##

**变量**

**1. 局部变量**

静态局部变量有以下特点：  
（1）该变量在全局数据区分配内存；  
（2）静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；  
（3）静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为 0；  
（4）它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束。

普通局部变量是再熟悉不过的变量了，在任何一个函数内部定义的变量（不加`static`修饰符）都属于这个范畴。编译器一般不对普通局部变量进行初始化，也就是说它的值在初始时是不确定的，除非对其显式赋值。

> 普通局部变量存储于进程栈空间，使用完毕会立即释放。

静态局部变量使用`static`修饰符定义，即使在声明时未赋初值，编译器也会把它初始化为`0`。且静态局部变量存储于进程的全局数据区，即使函数返回，它的值也会保持不变。

> 变量在全局数据区分配内存空间；编译器自动对其初始化 其作用域为局部作用域，当定义它的函数结束时，其作用域随之结束

小程序体会一下静态局部变量的威力：

#include <stdio.h>
    
    void fn(void)
    {
        int n = 10;
        printf("n=%d\n", n);
        n++;
        printf("n++=%d\n", n);
    }
    
    void fn_static(void)
    {
        static int n = 10;
        printf("static n=%d\n", n);
        n++;
        printf("n++=%d\n", n);
    }
    
    int main(void)
    {
        fn();
        printf("--------------------\n");
        fn_static();
        printf("--------------------\n");
        fn();
        printf("--------------------\n");
        fn_static();
        return 0;
    }

运行结果如下：

-> % ./a.out 
    n=10
    n++=11
    --------------------
    static n=10
    n++=11
    --------------------
    n=10
    n++=11
    --------------------
    static n=11
    n++=12

可见，静态局部变量的效果跟全局变量有一拼，但是位于函数体内部，就极有利于程序的模块化了。

**2. 全局变量**

全局变量定义在函数体外部，在全局数据区分配存储空间，且编译器会自动对其初始化。

普通全局变量对整个工程可见，其他文件可以使用extern外部声明后直接使用。也就是说其他文件不能再定义一个与其相同名字的变量了（否则编译器会认为它们是同一个变量）。

静态全局变量仅对当前文件可见，其他文件不可访问，其他文件可以定义与其同名的变量，两者互不影响。

> 在定义不需要与其他文件共享的全局变量时，加上static关键字能够有效地降低程序模块之间的耦合，避免不同文件同名变量的冲突，且不会误使用。

**函数**

函数的使用方式与全局变量类似，在函数的返回类型前加上`static`，就是静态函数。其特性如下：

*  静态函数只能在声明它的文件中可见，其他文件不能引用该函数
 *  不同的文件可以使用相同名字的静态函数，互不影响

> 非静态函数可以在另一个文件中直接引用，甚至不必使用extern声明

下面两个文件的例子说明使用static声明的函数不能被另一个文件引用：

/* file1.c */
    #include <stdio.h>
    
    static void fun(void)
    {
        printf("hello from fun.\n");
    }
    
    int main(void)
    {
        fun();
        fun1();
    
        return 0;
    }
    
    /* file2.c */
    #include <stdio.h>
    
    static void fun1(void)
    {
        printf("hello from static fun1.\n");
    }

使用 `gcc file1.c file2.c`编译时，错误报告如下：

/tmp/cc2VMzGR.o：在函数‘main’中：
    static_fun.c:(.text+0x20)：对‘fun1’未定义的引用
    collect2: error: ld returned 1 exit status

修改文件，不使用`static`修饰符，可在另一文件中引用该函数：

/* file1.c */
    #include <stdio.h>
    
    void fun(void)
    {
        printf("hello from fun.\n");
    }
    
    /* file2.c */
    int main(void)
    {
        fun();
    
        return 0;
    }

同样使用 `gcc file1.c file2.c`编译，编译通过，运行结果如下：

-> % ./a.out 
    hello from fun.