【C语言】关键字static——static修饰局部变量、全局变量和函数详解！

news2024/9/20 16:42:36

在C语言中，static是修饰变量和函数的。static修饰局部变量称为静态局部变量，static修饰全局变量称为静态全局变量，static修饰函数称为静态函数。

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静态变量在静态区分配内存
static修饰全局变量
static修饰局部变量
static修饰函数

静态变量在静态区分配内存

全局变量和被static修饰后的局部变量都在静态区分配内存。
对于内存，我们可以简单的理解为，内存分为三个部分，栈区、堆区和静态区。
栈区：保存局部变量，栈上的内容只在函数的范围内存在，当函数运行结束，这些内容也会自动被销毁。栈区的特点是效率高，但是空间有限。
堆区：由malloc系列函数或new操作符分配内存。其生命周期由free或delete决定。在没有释放之前一直存在，直到程序结束。其特点是使用灵活，空间比较大，但是容易出错。
静态区：保存全局变量和静态变量，静态区的内容在整个程序的生命周期内都存在，由编译系统在编译的时候分配。
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static修饰全局变量

静态全局变量有以下特点：

未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0

#include <stdio.h>
static int g_val;
int main()
{
	printf("%d", g_val);// 0
	return 0;
}

而在函数体内声明的自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化，而在函数体外被声明的自动变量也会被初始化为0。

静态全局变量在生命它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的

首先，我们要知道全局变量是有外部链接属性的，只要合理声明，全局变量在其他源文件内部，可以使用。
而被static修饰后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在自己所在的源文件内部使用了。

全局变量的外部链接属性：
简单点说，就是在一个工程中，有多个.c文件，在一个.c文件中定义了的全局变量，是可以跨文件使用的，在其他.c文件也是可以使用这个全局变量的。
但是对于全局变量的跨文件使用，不是直接就可以使用，也是需要声明的。
下面举个简单的例子说明：
我们在一个工程中创建test_1.c和test_2.c两个源文件。
在test_2.c中创建一个全局变量g_val，并初始化为3.
在这里插入图片描述
我们在test_1.c中使用这个全局变量.

这时，会出现报错：

原因：这是因为编译器在编译的时候，是对每个.c文件进行单独进行编译的。
也就是说，对test_1.c进行编译的时候，对于出现的g_val在这个源文件的见面并没有进行定义，所以就会报错。
（下面简单补充对于含多个文件的工程编译连接的过程）
在这里插入图片描述

解决：使用关键字extern，来声明外部变量。
在这里插入图片描述

extern声明外部符号，以此告诉编译器，有一个变量叫 g_val，它的类型是int.

static修饰全局变量：
在这里插入图片描述

发现这时就会报错：

链接test_1.obj时报错。
原因：

这正是因为static修饰全局变量后，使得全局变量只能在自己所在的源文件内部使用，其他源文件无法使用。

所以，全局变量是有外部链接属性的，只要合理声明，全局变量在其他源文件内部，可以使用。而被static修饰后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在自己所在的源文件内部使用了。

好处：
的确，定义全局变量可以实现变量在整个文件中的共享，但定义静态全局变量也有一下好处：

静态全局变量不能被其他文件所用。
其他文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突。

static修饰局部变量

在局部变量前，加上关键字static，该变量就会被定义为静态局部变量。
静态局部变量有以下特点：

静态局部变量在静态区配内存

static修饰局部变量使得变量的存储位置发生了变化，本来局部变量是放在栈区的，被static修饰后，放在内存的静态区，生命周期变得更长了，但是作用域没有发生变化。
在这里插入图片描述

静态局部变量在编译阶段赋初值，且只赋值一次，在程序运行时它已有初值。

首先我们先看一个普通的局部变量，在程序运行期间：
在这里插入图片描述

再来看被static修饰的局部变量，
对于语句

static int a=2；

是没有反汇编代码的，所以这条赋值语句在在程序的运行阶段是不运行的。
在这里插入图片描述

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；

#include <stdio.h>
int main()
{
	static int a;
	printf("%d", a);  //0
	return 0;
}

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；

首先，我们来看一下下面的这个简单的程序：

#include <stdio.h>
void test()
{
	int a = 2;
	a++;
	printf("%d\n", a);
}
int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 5)
	{
		test();
		i++;
	}
	return 0;
}

它的运行结果是

简单分析一下，程序从主函数开始，定义整型变量i并赋初值0，i=0，进入循环体，在循环体中，调用函数test(),程序运行的控制权交到了test()函数中。
在test()函数体内定义了一个局部变量a，并赋值为2，系统给局部变量a分配栈内存。
局部变量a的作用域是整个函数体，也就是{}内，生命周期为进入这个函数体开始，出这个函数体结束。随着程序出了函数体，系统就会收回栈内存，局部变量a也相应失效。
这时程学的控制权又交给了主函数，i自增，变为1，再次进入循环，将程序控制权交给test()函数，系统再次重新为局部变量a分配栈内存，并赋值为2.随着程序出了函数体，系统又会收回栈内存，局部变量a失效。
…………
一直重复上述过程，i=2，i=3，i=4
所以每一次调用函数a的值都为2，所以最终程序的运行结果为3\n3\n3\n3\n3\n。

static修饰局部变量
在这里插入图片描述
这是因为，static修饰局部变量，使得局部变量出了作用域并不会被销毁，空间不会被回收，下一次进入函数，依然使用的是上次留下的值。
如果反复调用函数，会产生累积的效果。
产生这种累计效果的本质也是在于被static修饰的局部变量的位置发生了变化，存储位置由原来的栈区到了静态区，从而导致它的生命周期更长了。