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

news2024/12/25 22:30:44

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。

文章目录

  • 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.ctest_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.
在这里插入图片描述
这时,会出现报错:
在这里插入图片描述

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。
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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
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发现这时就会报错:
在这里插入图片描述
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。
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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
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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。
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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

3
3
3
3
3

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。

static修饰函数

在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数
静态函数与普通函数不同,它只能在声明它的文件当中可见,不能被其它文件使用。(同static修饰全局变量一样)
下面举个简单的例子做对比:
普通函数:
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被static修饰的函数:

在这里插入图片描述
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这和static修饰全局变量一样,本来,函数是具有外部链接属性的,在其他源文件内部可以被调用,被static修饰后,外部链接属性就变成了内部链接属性,使得这个函数只能在自己所在的源文件内部使用,其他源文件无法使用。

定义静态函数的好处:

  • 静态函数不能被其他文件所用
  • 其他文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突

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