C语言之static

前言：
先简单了解下“三大区”，在C/C++程序中：
a、栈区：存放局部变量/形式参数等，具有临时属性的变量
d、堆区：存放动态内存所分配的数据，如malloc、free、realloc等
e、静态区：存放全局变量/static所修饰的静态（局部）变量等
如图所示：

在这里插入图片描述

1、什么是static？

概念：是C语言中很常用的修饰符，它被用来控制变量的存储方式和可见性。

作用：
a、static静态变量声明符。
b、static 关键字不仅可以用来修饰变量，还可以用来修饰函数。

注意：
a、静态变量的存储方式与全局变量一样，都是静态存储方式。
b、静态变量属于静态存储方式，但是属于静态存储方式的变量却不一定就是静态变量。
c、在使用 static 关键字修饰变量时，我们称此变量为静态变量。
d、在声明它的程序块，子程序块或函数内部有效，值保持不变，在整个程序期间分配存储器空间，编译器默认值0。

2、static的意义

当一个函数内部定义了变量，在程序执行到它的定义处时，编译器会它在栈上分配空间，由局部变量的性质可知，函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉（生命周期/作用域）。

这时我们对这个变量的操作就多了一些约束：如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时，如何实现？最容易想到的方法是定义一个全局的变量，但定义为一个全局变量有许多缺点，最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围（使得在此函数中定义的变量，不仅仅受此函数控制，而是整个工程都可以反访问了，特别是局部变量名一致时，优先级局部变量所以容易冲突）。

那么就需要一个数据对象为整个类而非某个对象服务，同时又力求不破坏类的封装性，即要求此成员隐藏在类的内部，对外不可见。

3、C/C++ static的属性

静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用，所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。

这样，它的空间分配有三个可能的地方，一是作为类的外部接口的头文件，那里有类声明；二是类定义的内部实现，那里有类的成员函数定义；三是应用程序的main（）函数前的全局数据声明和定义处。

静态数据成员要实际地分配空间，故不能在类的声明中定义（只能声明数据成员）。类声明只声明一个类的“尺寸和规格”，并不进行实际的内存分配，所以在类声明中写成定义是错误的。它也不能在头文件中类声明的外部定义，因为那会造成在多个使用该类的源文件中，对其重复定义。
static被引入以告知编译器，将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间，静态
数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化，注意静态成员嵌套时，要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。

优势：
可以节省内存，因为它是所有对象所公有的，因此，对多个对象来说，静态数据成员只存储一处，供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样，但它的值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次，保证所有对象存取更新后的相同的值，这样可以提高时间效率。

小结：
静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数；
非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员；
静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员；

4、static的用法

语法：
static修饰变量 + 类型 + 变量名 + 初始化
如：statuc int a = 1
static修饰函数 + 函数类型 + 函数名（参数）
如：static int add(int x, int y)
说明：
static常见用法：
1）修饰局部变量
2）修饰全局变量
3）修饰函数

4.1、static修饰局部变量例程

说明：
a、这时的局部变量就是静态的局部变量
b、一个普通的局部变量进入函数创建，出函数销毁，但是被static修饰后，进入函数已经创建好了，出函数时候也不再销毁，多次调用函数时，共享一个变量
c、理解为：生命周期变长了，但是作用域不变，只能在局部范围内使用
d、本质：普通的局部变量是存放在栈区上的，但是被static修饰后，是存放在静态区的，静态区的变量生命周期和全局变量的生命周期一样

/*例程1*/
#include <stdio.h>
//void test()
//{
//	int i = 1;//局部变量
//	//这里的i与main函数中的i意义不同
//	i++;
//	printf("%d\n",i);//2 2 2 2 2
//	//输出一次i，则生命周期结束一次
//}
void test()
{
	static int i = 1;//static修饰局部变量
	//使得这里的i，改变局部变量的属性
	i++;
	printf("%d\n", i);//2 3 4 5 6
}

int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 5)
	{
		test();//函数独立
		i = i + 1;
	}
	return 0;
}

4.2、static修饰全局变量例程

说明：
a、结合test011.c理解
b、全局变量具备外部链接属性的，这种属性决定了全局变量在多个文件中相互使用
c、全局变量在其他源文件内部均可以使用，但是经过static修饰后,使得其变成内部链接属性，其他源文件就不能链接到这个静态的全局变量了。可理解为：公有变私有

/*例程2*/
#include <stdio.h>

//int g_val = 2023;//定义一个全局变量
//当想使用在同工程下的.c文件的全局变量时，需要用extren声明才可以使用
extern int g_val;
//extern 相当于告诉编译器：g_val变量来自工程下的其他文件
void test()
{
	printf("test( ): %d\n",g_val);
}

int main()
{
	printf("%d\n",g_val);
	test();
	return 0;
}

/*test011.c*/
int g_val = 2023;

//static int g_val = 2023;

//static修饰全局变量的时候，将外部链接属性变成了内部链接属性
// 使得g_val只能在当前.c源文件中使用了，不能在其他.c文件中使用了
// 理解为：改变了全局变量的作用域
//本质：在语法层面进行了限制，并未改变存放的区域

4.3、static修饰函数例程

说明：
a、结合test011.c理解
b、static修饰int add(int x, int y)函数，使得函数只能在函数自己所在的源文件中使用，不能在其他源文件中使用
c、函数也是具备外部链接属性的，这种属性决定了函数是可以跨文件使用的
d、static修饰函数是把函数外部链接属性改变为内部链接属性，使得函数只能在当前.c文件中使用
e、本质上：static是将函数的外部链接属性变成了内部链接属性（与修饰全局变量，大相近同）

#include <stdio.h>
//函数的定义
//int Add(int x,int y)
//{
//	return x + y;
//}
//函数的外部定义/引用
//借助extern进行声明来自外部的函数
extern int Add(int x,int y);
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int c = Add(a,b);//函数的调用
	printf("%d\n",c);//8
	return 0;
}

/*test011.c*/
//static修饰函数
//函数也是具备外部链接属性的
//这种属性决定了函数是可以跨文件使用的
//static修饰函数是把函数外部链接属性改变为内部链接属性
//使得函数只能在当前.c文件中使用
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

小结：
a、static修饰局部变量时，改变了局部变量的生命周期（本质是改变了变量的存储类型）
b、全局变量在其他源文件内部均可以使用，但是经过static修饰后,使得其变成内部链接属性，其他源文件就不能链接到这个静态的全局变量了。可理解为：公有变私有
c、static修饰函数与修饰全局变量十分类似，因为函数与全局变量都具备外部属性链接的特性。