Static用法详解
一、基本概述
C语言代码是以文件为单位来组织的在一个源程序的所有源文件中一个外部变量注意不是局部变量或者函数只能在一个源程序中定义一次如果有重复定义的话编译器就会报错伴随着不同源文件变量和函数之间的相互引用以及相互独立的关系产生了extern和static关键字。
二、详细解析
static关键字在编写程序时主要有三大类用法
1、 static全局变量
1进程在内存中的布局
我们知道一个进程在内存中的布局如下图所示其中
. text段保存进程所执行的程序二进制文件
.data段保存进程所有的已初始化的全局变量
.bss段保存进程未初始化的全局变量其他段中还有很多乱七八糟的段暂且不作解释。
在进程的整个生命周期中 .data段和.bss段内的数据是跟整个进程同生共死的也就是在进程结束之后这些数据才会寿终就寝。
2 static+变量含义
当一个进程的全局变量被声明为static之后它的中文名叫静态全局变量。静态全局变量和其他的全局变量的存储地点并没有区别都是在.data段已初始化或者.bss段未初始化 内但是它只在定义它的源文件内有效其他源文件无法访问它所以普通全局变量穿上static外衣后它就变成了新娘 已心有所属只能被定义它的源文件新郎中的变量或函数访问。
3程序示例file1.h如下
#include <stdio.h>void printStr() ;
我们在file1.c中定义一个静态全局变量hello供file1.c中的函数printStr访问.
#include "file1.h"static char* hello = "hello cobing!";void printStr()
{printf("%s\n", hello) ;
}file2.c是我们的主程序所在文件 file2.c中如果引用hello会编译出错#include "file1.h"int main()
{printStr() ;printf("%s\n", hello) ;return 0;
}
报错如下
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2file2.c: In function ‘main’ :
file2.c:6:错误 ‘hello’ 未声明 (在此函数内第一次使用)file2.c:6:错误 (即使在一个函数内多次出现每个未声明的标识符在其所在的函数内只报告一次。 )
如果我们将file2.c改为下面的形式
#include "file1.h"int main()
{printStr() ;return 0;
}
则会顺利编译连接。
运行程序后的结果如下
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
[liujx@server235 static]$ ./file2hello cobing!
上面的例子中 file1.c中的hello就是一个静态全局变量它可以被同一文件中的printStr调用但是不能被不同源文件中的file2.c调用。
2、 static局部变量
1基本概念
普通的局部变量在栈空间上分配这个局部变量所在的函数被多次调用时每次调用这个局部变量在栈上的位置都不一定相同局部变量也可以在堆上动态分配但是记得使用完这个堆空间后要释放之。
static局部变量中文名叫静态局部变量它与普通的局部变量比起来有如下几个区别
位置静态局部变量被编译器放在全局存储区.data段注意不在.bss
段内原因见3所以它虽然是局部的但是在程序的整个生命周期中
存在。
访问权限静态局部变量只能被其作用域内的变量或函数访问。也就是
说虽然它会在程序的整个生命周期中存在由于它是static的它不能
被其他的函数和源文件访问。
值静态局部变量如果没有被用户初始化则会被编译器自动赋值为0
以后每次调用静态局部变量的时候都用上次调用后的值。这个比较好理
解每次函数调用静态局部变量的时候都修改它然后离开下次读的时
候从全局存储区读出的静态局部变量就是上次修改后的值。
2示例程序file1.h的内容和上例中的相同 file1.c的内容如下
#include "file1.h"void printStr()
{int normal = 0;static int stat = 0; //this is a static local varprintf("normal=%d----stat=%d\n",normal, stat) ;normal++;stat++;
}
为了便于比较定义两个变量普通局部变量normal和静态局部变量stat它们都被赋予初值0file2.c中调用file1.h
#include "file1.h"int main()
{printStr() ;printStr() ;printStr() ;printStr() ;printf("call stat in main: %d\n", stat) ;return 0;
}
这个调用会报错 因为file2.c中引用了file1.c中的静态局部变量stat如下
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2file2.c: In function ‘main’ :file2.c:9:错误 ‘stat’ 未声明在此函数内第一次使用file2.c:9:错误 即使在一个函数内多次出现每个未声明的标识符在其所在的函数内只报告一次
编译器说stat未声明这是因为它看不到file1.c中的stat下面注掉这一行#include "file1.h"
int main()
{printStr() ;printStr() ;printStr() ;printStr() ;
//printf("call stat in main: %d\n", stat) ;return 0;
}
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
[liujx@server235 static]$ ./file2normal = 0 ---- stat = 0normal = 0 ---- stat = 1normal = 0 ---- stat = 2normal = 0 ---- stat = 3
运行如上所示可以看出函数每次被调用普通局部变量都是重新分配而静态局部变量保持上次调用的值不变。
需要注意的是由于static局部变量的这种特性使得含静态局部变量的函数变得不可重入即每次调用可能会产生不同的结果这在多线程编程时可能会成为一种隐患需要多加注意。
3、 static函数
1基本概念
相信大家还记得C++面向对象编程中的private函数私有函数只有该类的成员变量或成员函数可以访问。在C语言中也有“private函数” 它就是接下来要说的static函数完成面向对象编程中private函数的功能。 当你的程序中有很多个源文件的时候你肯定会让某个源文件只提供一些外界需要的接口其他的函数可能是为了实现这些接口而编写这些其他的函数你可能并不希望被外界非本源文件所看到这时候就可以用static修饰这些“其他的函数” 。
所以static函数的作用域是本源文件把它想象为面向对象中的private函数就可以了。
2函数示例
file1.h如下
#include <stdio.h>static int called() ;void printStr() ;file1.c如下
#include "file1.h"static int called()
{return 6;
}void printStr()
{int returnVal;returnVal = called() ;printf("returnVal=%d\n",returnVal) ;
}file2.c中调用file1.h中声明的两个函数此处我们故意调用called() :#include "file1.h"int main()
{int val;val = called() ;printStr() ;return 0;
}
编译时会报错
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2file1.h:3:警告 ‘called’ 使用过但从未定义
/tmp/ccyLuBZU.o: In function `main' :file2.c: . text+0x12 : undefined reference to `called'collect2: ld返回1
因为引用了file1.h中的static函数所以file2.c中提示找不到这个函数:undefined reference to 'called'
下面修改file2.c:
#include "file1.h"int main()
{
printStr() ;return 0;
}
编译运行
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
[liujx@server235 static]$ ./file2returnVal=6
static函数可以很好地解决不同源文件中函数同名的问题 因为一个源文件对于其他源文件中的static函数是不可见的。
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