C语言之Static

1、全局静态变量

在全局变量之前加上关键字static，全局变量就被定义成为一个全局静态变量。

1）内存中的位置：静态存储区（静态存储区在整个程序运行期间都存在）

2）初始化：未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0（如果不是静态变量则是任意值）

3）作用域：全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的。准确地讲从定义之处开始到文件结尾可见，在其他文件中是不可见的。

看下面关于作用域的程序：

Test01：

static int num = ;

void demo(){

　　printf("%d",num);

}

Test02：

void demo();

extern int num;

int main(){

num = ;

printf("%d\n",num);

demo();

return ;

}

在Test01文件中定义num是全局静态变量，如果在Test02文件中要声明的话，则会出错：

Linking...

test02.obj : error LNK2001: unresolved external symbol _num

Debug/demo.exe : fatal error LNK1120: 1 unresolved externals

执行 link.exe 时出错.

因此，声明为全局变量的变量只能在本文件中访问，其他文件不能访问。

定义全局静态变量的好处：

1）不会被其他文件所访问，修改。

2）其他文件中可以使用相同名字的变量，不会发生冲突。

我们可以看一下如果Test01文件中的num不是定义为static全局变量，而是一个全局变量，在Test02中对他进行访问（即用extern），则可以任意修改num的值。

Test01：

#include <stdio.h>

int num = 10;

void demo(){

printf("test01:%d\n",num);

}

Test02：

void demo();

extern int num;

int main(){

num = 20;

printf("test02:%d\n",num);

demo();

return 0;

}

输出结果为：(num在test02中被改变了。)

test02:20

test01:20

注意：如果你要想在Test02文件中引用Test01文件的num，你必须对它进行声明extern，就好像声明函数一样，要不Test02文件中不知道num在哪里定义的。

在Test01中定义为全局变量的num，在Test02中并不对他进行声明，而是重新定义一个全局变量num，则这两个num会有冲突。

Test01：

#include <stdio.h>

int num = 10;

void demo(){

printf("test01:%d\n",num);

}

Test02：

void demo();

int num = 20;

int main(){

printf("test02:%d\n",num);

demo();

return 0;

}

输出结果为：

test02.obj : error LNK2005: _num already defined in test01.obj

Debug/demo.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found

记住一句话：定义只是一次，而声明可以有多次。在Test02声明的时候已经对num进行全局变量，而全局变量的作用范围是整个工程文件，所以在Test02中对他进行再次定义的时候就会出现错误，所以要将它改为20是不可能的。

但是如果在Test02中对num定义为局部变量又是可以的。

Test01：

#include <stdio.h>

int num = 10;

void demo(){

printf("test01:%d\n",num);

}

Test02：

void demo();

int main(){

int num = 20;

printf("test02:%d\n",num);

demo();

return 0;

}

输出结果为：

test02:20

test01:10

这时在Test02文件中定义的num是局部变量，它作用的范围只是在本函数中，所以与全局变量无冲突。

2、 局部静态变量

在局部变量之前加上关键字static，局部变量就被定义成为一个局部静态变量。

1）内存中的位置：静态存储区（静态存储区在整个程序运行期间都存在）。

2）初始化：未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0（未初始化的变量的数值是任意的）。

3）作用域：作用域仍为局部作用域，当定义它的函数或者语句块结束的时候，作用域随之结束。

注：当static用来修饰局部变量的时候，它就改变了局部变量的存储位置，从原来的栈中存放改为静态存储区。静态局部变量只是声明并初始化一遍，但是局部静态变量在离开作用域之后，并没有被销毁，而是仍然驻留在内存当中，直到程序完全运行完毕才会释放，只不过我们不能再对他进行访问。

当static用来修饰全局变量的时候，它就改变了全局变量的作用域（在声明他的文件之外是不可见的），但是没有改变它的存放位置，还是在静态存储区中。

Test03：

#include <stdio.h>

void fun(){

static int a;

printf("fun.a=%d\n&a=%p\n",a,&a);

}

int main(){

static int a = 10;

printf("main.a=%d\n&a=%p\n",a,&a);

fun();

return 0;

}

输出结果为：

main.a=10

&a=00424A30

fun.a=0

&a=00427C5C

在main函数中定义了一个静态局部变量a，初始化为10,。但是a的作用域只是在main函数中，如果出了main函数，虽然a的空间不会释放，但是其他函数不能对他进行访问，所以在fun函数中，a重新定义一次，默认为0。

3、静态函数

在函数的返回类型前加上关键字static，函数就被定义成为静态函数。

函数的定义和声明默认情况下是extern的，即默认是可以被其他文件所用的，但是静态函数只是在声明他的文件当中可见，不能被其他文件所用。

Test04：

#include <stdio.h>

static void staticfun(){

printf("staticfun() is not found!");

}

void fun(){

staticfun();

printf("fun() is found!");

}

Test05:

void fun();

static void staticfun();

int main(){

fun();

staticfun();

return 0;

}

输出结果：

D:\InterviewQuestionC\demo\test05.c(8) : error C2129: static function 'void __cdecl staticfun()' declared but not defined

D:\InterviewQuestionC\demo\test05.c(2) : see declaration of 'staticfun'

输出出错，因为在Test04中定义的静态函数只能在Test04文件中使用，而不能在其他文件中使用。所以运行报错。

但是如果在Test05文件中没有声明和调用Test04中的静态函数，即没有直接调用staticfun()函数，而是间接的调用，则是可以正常运行的。

Test04：

#include <stdio.h>

static void staticfun(){

printf("staticfun() is not found!\n");

}

void fun(){

staticfun();

printf("fun() is found!\n");

}

Test05：

void fun();

int main(){

fun();

return 0;

}

输出结果：

staticfun() is not found!

fun() is found!

在Test文件中调用fun()函数，而fun()函数中会调用静态函数staticfun()，fun()函数调用的时候是在Test04文件中进行的，所以可以正常运行。

使用静态函数的好处：

1）1.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。

2）静态函数只能在本文件中被调用，而其他文件不能访问，所以其他文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突。

应用小结：

存储说明符auto，register，extern，static，对应两种存储期：自动存储期和静态存储期。

auto和register对应自动存储期。具有自动存储期的变量在进入声明该变量的程序块时被建立，它在该程序块活动时存在，退出该程序块时撤销。

关键字extern和static用来说明具有静态存储期的变量和函数。用static声明的局部变量具有静态存储持续期（static storage duration），或静态范围（static extent）。虽然他的值在函数调用之间保持有效，但是其名字的可视性仍限制在其局部域内。静态局部对象在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化。

由于static变量的以上特性，可实现一些特定功能。

1． 统计次数功能

声明函数的一个局部变量，并设为static类型，作为一个计数器，这样函数每次被调用的时候就可以进行计数。这是统计函数被调用次数的最好的办法，因为这个变量是和函数息息相关的，而函数可能在多个不同的地方被调用，所以从调用者的角度来统计比较困难。

Test06：

void fun();

int main(){

int i = 0;

for(; i < 10 ; i++){

fun();

}

return 0;

}

void fun(){

static int count = 0;

count++;

printf("count=%d\n",count);

}

输出结果：

count=1

count=2

count=3

count=4

count=5

count=6

count=7

count=8

count=9

count=10

因为在fun函数中定义了一个静态局部变量count，count在程序运行的整个过程都是存在的，在函数fun外面是无法访问的，但是每次调用fun函数都是对count进行操作，而且要注意的是count只是定义一次，定义完成后就占着一个空间，每次调用fun函数的时候就对count赋值，而不是每次调用都要重新定义。

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;

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。