C/C++中static关键字详解
静态变量或静态函数只有本文件内的代码才能访问它,它的名字在其它文件中不可见。 用法1:函数内部声明的static变量,可作为对象间的一种通信机制 如果一局部变量被声明为static,那么将只有唯一的一个静态分配的对象,它被用于在该函数的所有调用中表示这个变量。这个对象将只在执行线程第一次到达它的定义使初始化。 用法2:局部静态对象 对于局部静态对象,构造函数是在控制线程第一次通过该对象的定义时调用。在程序结束时,局部静态对象的析构函数将按照他们被构造的相反顺序逐一调用,没有规定确切时间。 用法3:静态成员和静态成员函数 如果一个变量是类的一部分,但却不是该类的各个对象的一部分,它就被成为是一个static静态成员。一个static成员只有唯一的一份副本,而不像常规的非static成员那样在每个对象里各有一份副本。同理,一个需要访问类成员,而不需要针对特定对象去调用的函数,也被称为一个static成员函数。 类的静态成员函数只能访问类的静态成员(变量或函数)。
进一步详细解释如下:
1.先来介绍它的第一条也是最重要的一条:隐藏
当我们同时编译多个文件时,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。为理解这句话,我举例来说明。我们要同时编译两个源文件,一个是a.c,另一个是main.c. 下面是a.c的内容:
char a = 'A'; // global variable
void msg() { printf("Hello/n"); }
下面是main.c的内容:
int main(void) {
extern char a; // extern variable must be declared before use
printf("%c ", a);
(void)msg();
return 0; }
程序的运行结果是:
A Hello
你可能会问:为什么在a.c中定义的全局变量a和函数msg能在main.c中使用?前面说过,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性,其它的源文件也能访问。此例中,a是全局变量,msg是函数,并且都没有加static前缀,因此对于另外的源文件main.c是可见的。
如果加了static,就会对其它源文件隐藏。例如在a和msg的定义前加上static,main.c就看不到它们了。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量,而不必担心命名冲突。Static可以用作函数和变量的前缀,对于函数来讲,static的作用仅限于隐藏,而对于变量,static还有下面两个作用。
2. static的第二个作用是保持变量内容的持久
存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和static变量,只不过和全局变量比起来,static可以控制变量的可见范围,说到底static还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见,但我还是举一个例子。
#include <stdio.h>
int fun(void){
static int count = 10; // 事实上此赋值语句从来没有执行过
return count--;
}
int count = 1;
int main(void) {
printf("global/t/tlocal static/n");
for(; count <= 10; ++count)
printf("%d/t/t%d/n", count, fun());
return 0; }
程序的运行结果是:
global local static 1 10 2 9 3 8 4 7 5 6 6 5 7 4 8 3 9 2 10 1
3. static的第三个作用是默认初始化为0.其实全局变量也具备这一属性,因为全局变量也存储在静态数据区
在静态数据区,内存中所有的字节默认值都是0x00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵,我们可以一个一个地把所有元素都置0,然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的,就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用,但又觉得每次在字符数组末尾加‘/0’太麻烦。如果把字符串定义成静态的,就省去了这个麻烦,因为那里本来就是‘/0’。不妨做个小实验验证一下。
#include <stdio.h>
int a;
int main(void){
int i;
static char str[10];
printf("integer: %d; string: (begin)%s(end)", a, str);
return 0;
}
程序的运行结果如下integer: 0; string: (begin)(end)
最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏,其次因为static变量存放在静态存储区,所以它具备持久性和默认值0.
4. 用static声明的函数和变量小结
static 声明的变量在C语言中有两方面的特征:
1)、变量会被放在程序的全局存储区中,这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是它与堆栈变量和堆变量的区别。
2)、变量用static告知编译器,自己仅仅在变量的作用范围内可见。这一点是它与全局变量的区别。
Tips: A.若全局变量仅在单个C文件中访问,则可以将这个变量修改为静态全局变量,以降低模块间的耦合度; B.若全局变量仅由单个函数访问,则可以将这个变量改为该函数的静态局部变量,以降低模块间的耦合度; C.设计和使用访问动态全局变量、静态全局变量、静态局部变量的函数时,需要考虑重入问题; D.如果我们需要一个可重入的函数,那么,我们一定要避免函数中使用static变量(这样的函数被称为:带“内部存储器”功能的的函数) E.函数中必须要使用static变量情况:比如当某函数的返回值为指针类型时,则必须是static的局部变量的地址作为返回值,若为auto类型,则返回为错指针。
函数前加static使得函数成为静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式,而是指对函数的作用域仅局限于本文件(所以又称内部函数)。使用内部函数的好处是:不同的人编写不同的函数时,不用担心自己定义的函数,是否会与其它文件中的函数同名。
扩展分析:
术语static有着不寻常的历史.起初,在C中引入关键字static是为了表示退出一个块后仍然存在的局部变量。随后,static在C中有了第二种含义:用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。为了避免引入新的关键字,所以仍使用static关键字来表示这第二种含义。最后,C++重用了这个关键字,并赋予它与前面不同的第三种含义:表示属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数(与Java中此关键字的含义相同)。
全局变量、静态全局变量、静态局部变量和局部变量的区别
变量可以分为:全局变量、静态全局变量、静态局部变量和局部变量。
(1) 按存储区域分,全局变量、静态全局变量和静态局部变量都存放在内存的静态存储区域,局部变量存放在内存的栈区。
(2) 按作用域分, 全局变量在整个工程文件内都有效;静态全局变量只在定义它的文件内有效;静态局部变量只在定义它的函数内有效,只是程序仅分配一次内存,函数返回后,该变量不会消失;局部变量在定义它的函数内有效,但是函数返回后失效。
全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式,静态全局变量当然也是静态存储方式。这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别虽在于非静态全局变量的作用域是整个源程序,当一个源程序由多个源文件组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 而静态全局变量则限制了其作用域,即只在定义该变量的源文件内有效,在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用,因此可以避免在其它源文件中引起错误。
从以上分析可以看出, 把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域, 限制了它的使用范围。
(1) static 函数与普通函数作用域不同。仅在本文件。只在当前源文件中使用的函数应该说明为内部函数(static),内部函数应该在当前源文件中说明和定义。对于可在当前源文件以外使用的函数,应该在一个头文件中说明,要使用这些函数的源文件要包含这个头文件
(2) static全局变量与普通的全局变量有什么区别:static全局变量只初始化一次,防止在其他文件单元中被引用;
(3) static局部变量和普通局部变量有什么区别:static局部变量只被初始化一次,下一次依据上一次结果值; (4) static函数与普通函数有什么区别:static函数在内存中只有一份,普通函数在每个被调用中维持一份拷贝. (5) 全局变量和静态变量如果没有手工初始化,则由编译器初始化为0。局部变量的值不可知。
5. C++的static
C++的static有两种用法:面向过程程序设计的static和面向对象程序设计中的static。前者应用于普通变量和函数,不涉及类;后者主要说明static在类中的作用。
(1)、面向过程设计中的static
1)、静态全局变量
在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下:
//Example 1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
{
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
}
void fn()
{
n++;
cout<<n<<endl;
}
静态全局变量有以下特点:
i ) 该变量在全局数据区分配内存; ii ) 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化); iii ) 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的;
静态变量都在全局数据区分配内存,包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下图:
代码区 |
全局数据区 |
堆区 |
栈区 |
一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现,Example 1中的代码中将
static int n; //定义静态全局变量
改为
int n; //定义全局变量
程序照样正常运行。的确,定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享,但定义静态全局变量还有以下好处:
1) 静态全局变量不能被其它文件所用;
2) 其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突;
您可以将上述示例代码改为如下:
//Example 2
//File1
#include <iostream.h>
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
{
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
}
//File2
#include <iostream.h>
extern int n;
void fn()
{
n++;
cout<<n<<endl;
}
编译并运行Example 2,您就会发现上述代码可以分别通过编译,但运行时出现错误。试着将
static int n; //定义静态全局变量
改为
int n; //定义全局变量
再次编译运行程序,细心体会全局变量和静态全局变量的区别。
(2)、静态局部变量
在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。 我们先举一个静态局部变量的例子,如下:
//Example 3
#include <iostream.h>
void fn();
void main()
{
fn();
fn();
fn();
}
void fn()
{
static n=10;
cout<<n<<endl;
n++;
}
通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。但是有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。 静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中。
以上转自:
http://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/07/14/1777441.html
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C语言程序可以看成由一系列外部对象构成,这些外部对象可能是变量或函数。而内部变量是指定义在函数内部的函数参数及变量。外部变量定义在函数之外,因此可以在许多函数中使用。由于C语言不允许在一个函数中定义其它函数,因此函数本身只能是“外部的”。 由于C语言代码是以文件为单位来组织的,在一个源程序所有源文件中,一个外部变量或函数只能在某个文件中定义一次,而其它文件可以通过extern声明来访问它(定义外部变量或函数的源文件中也可以包含对该外部变量的extern声明)。 而static则可以限定变量或函数为静态存储。如果用static限定外部变量与函数,则可以将该对象的作用域限定为被编译源文件的剩余部分。通过static限定外部对象,可以达到隐藏外部对象的目的。因而,static限定的变量或函数不会和同一程序中其它文件中同名的相冲突。如果用static限定内部变量,则该变量从程序一开始就拥有内存,不会随其所在函数的调用和退出而分配和消失。 C语言中使用静态函数的好处:
- 静态函数会被自动分配在一个一直使用的存储区,直到退出应用程序实例,避免了调用函数时压栈出栈,速度快很多。
- 关键字“static”,译成中文就是“静态的”,所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式,而是指对函数的作用域仅局限于本文件。 使用内部函数的好处是:不同的人编写不同的函数时,不用担心自己定义的函数,是否会与其它文件中的函数同名,因为同名也没有关系。
c语言中static的语义 1.static变量: 1).局部 a.静态局部变量在函数内定义,生存期为整个源程序,但作用域与自动变量相同,只能在定义该变量的函数内使用。退出该函数后, 尽管该变量还继续存在,但不能使用它。 b.对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值,则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值,则其值是不定的。 2).全局 全局变量本身就是静态存储方式, 静态全局变量当然也是静态存储方式。但是他们的作用域,非静态全局 变量的作用域是整个源程序(多个源文件可以共同使用); 而静态全局变量则限制了其作用域, 即只在定义该变量的源文件内有效, 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。 2.static函数(也叫内部函数) 只能被本文件中的函数调用,而不能被同一程序其它文件中的函数调用。区别于一般的非静态函数(外部函数) static在c里面可以用来修饰变量,也可以用来修饰函数。 先看用来修饰变量的时候。变量在c里面可分为存在全局数据区、栈和堆里。其实我们平时所说的堆栈是栈而不包含对,不要弄混。 int a ; main() { int b ; int c* = (int *)malloc(sizeof(int)); } a是全局变量,b是栈变量,c是堆变量。 static对全局变量的修饰,可以认为是限制了只能是本文件引用此变量。有的程序是由好多.c文件构成。彼此可以互相引用变量,但加入static修饰之后,只能被本文件中函数引用此变量。 static对栈变量的修饰,可以认为栈变量的生命周期延长到程序执行结束时。一般来说,栈变量的生命周期由OS管理,在退栈的过程中,栈变量的生命也就结束了。但加入static修饰之后,变量已经不在存储在栈中,而是和全局变量一起存储。同时,离开定义它的函数后不能使用,但如再次调用定义它的函数时,它又可继续使用, 而且保存了前次被调用后留下的值。 static对函数的修饰与对全局变量的修饰相似,只能被本文件中的函数调用,而不能被同一程序其它文件中的函数调用。 static 声明的变量在C语言中有两方面的特征: 1)、变量会被放在程序的全局存储区中,这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是它与堆栈变量和堆变量的区别。 2)、变量用static告知编译器,自己仅仅在变量的作用范围内可见。这一点是它与全局变量的区别。
问题:Static的理解
关于static变量,请选择下面所有说法正确的内容:
A、若全局变量仅在单个C文件中访问,则可以将这个变量修改为静态全局变量,以降低模块间的耦合度;
B、若全局变量仅由单个函数访问,则可以将这个变量改为该函数的静态局部变量,以降低模块间的耦合度;
C、设计和使用访问动态全局变量、静态全局变量、静态局部变量的函数时,需要考虑重入问题;
D、静态全局变量过大,可那会导致堆栈溢出。
答案与分析:
对于A,B:根据本篇概述部分的说明b),我们知道,A,B都是正确的。
对于C:根据本篇概述部分的说明a),我们知道,C是正确的(所谓的函数重入问题,下面会详细阐述)。
对于D:静态变量放在程序的全局数据区,而不是在堆栈中分配,所以不可能导致堆栈溢出,D是错误的。
因此,答案是A、B、C。
问题:不可重入函数
曾经设计过如下一个函数,在代码检视的时候被提醒有bug,因为这个函数是不可重入的,为什么?
unsigned int sum_int( unsigned int base ) { unsigned int index; static unsigned int sum = 0; // 注意,是static类型的。 for (index = 1; index <= base; index++) { sum += index; } return sum; }
答案与分析:
所谓的函数是可重入的(也可以说是可预测的),即:只要输入数据相同就应产生相同的输出。 这个函数之所以是不可预测的,就是因为函数中使用了static变量,因为static变量的特征,这样的函数被称为:带“内部存储器”功能的的函数。因此如果我们需要一个可重入的函数,那么,我们一定要避免函数中使用static变量,这种函数中的static变量,使用原则是,能不用尽量不用。 将上面的函数修改为可重入的函数很简单,只要将声明sum变量中的static关键字去掉,变量sum即变为一个auto 类型的变量,函数即变为一个可重入的函数。 当然,有些时候,在函数中是必须要使用static变量的,比如当某函数的返回值为指针类型时,则必须是static的局部变量的地址作为返回值,若为auto类型,则返回为错指针。
1. static 变量
静态变量的类型 说明符是static。 静态变量当然是属于静态存储方式,但是属于静态存储方式的量不一定就是静态变量。 例如外部变量虽属于静态 存储方式,但不一定是静态变量,必须由 static加以定义后才能成为静态外部变量,或称静态全局变量。
2. 静态局部变量 静态局部变量属于静态存储方式,它具有以下特点: (1)静态局部变量在函数内定义 它的生存期为整个源程序,但是其作用域仍与自动变量相同,只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后, 尽管该变量还继续存在,但不能使用它。
(2)允许对构造类静态局部量赋初值 例如数组,若未赋以初值,则由系统自动赋以0值。 (3)对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值,则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值,则其值是不定的。 根据静态局部变量的特点, 可以 看出它是一种生存期为整个源程序的量。虽然离开定义它的函数后不能使用,但如再次调用定义它的函数时,它又可继续使用, 而且保存了前次被调用后留下的 值。 因此,当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时,可考虑采用静态局部变量。虽然用全局变量也可以达到上述目的,但全局变量有时会造成 意外的副作用,因此仍以采用局部静态变量为宜。
3.静态全局变量 全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static 就构 成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式, 静态全局变量当然也是静态存储方式。 这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别虽在于非静态全局 变量的作用域是整个源程序, 当一个源程序由多个源文件组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 而静态全局变量则限制了其作用域, 即只在 定义该变量的源文件内有效, 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用, 因此 可以避免在其它源文件中引起错误。从以上分析可以看出, 把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量 后是改变了它的作用域, 限制了它的使用范围。因此static 这个说明符在不同的地方所起的作用是不同的。
4. static 函数…..
内部函数和外部函数
当一个源程序由多个源文件组成时,C语言根据函数能否被其它源文件中的函数调用,将函数分为内部函数和外部函数。 1 内部函数(又称静态函数) 如果在一个源文件中定义的函数,只能被本文件中的函数调用,而不能被同一程序其它文件中的函数调用,这种函数称为内部函数。 定义一个内部函数,只需在函数类型前再加一个“static”关键字即可,如下所示: static 函数类型 函数名(函数参数表) {……} 关键字“static”,译成中文就是“静态的”,所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式,而是指对函数的作用域仅局限于本文件。 使用内部函数的好处是:不同的人编写不同的函数时,不用担心自己定义的函数,是否会与其它文件中的函数同名,因为同名也没有关系。
2 外部函数 外部函数的定义:在定义函数时,如果没有加关键字“static”,或冠以关键字“extern”,表示此函数是外部函数: [extern] 函数类型 函数名(函数参数表) {……} 调用外部函数时,需要对其进行说明: [extern] 函数类型 函数名(参数类型表)[,函数名2(参数类型表2)……];
[案例]外部函数应用。 (1)文件mainf.c main() { extern void input(…),process(…),output(…); input(…); process(…); output(…); }
(2)文件subf1.c …… extern void input(……) /*定义外部函数*/ {……} (3)文件subf2.c …… extern void process(……) /*定义外部 函数*/ {……} (4)文件subf3.c …… extern void output(……) /*定义外部函数*/ {……}
http://blog.csdn.net/zhongjiekangping/archive/2010/06/01/5639774.aspx
转载于:https://www.cnblogs.com/lzhitian/archive/2012/03/04/2378955.html
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