C/C++中extern和static

  本篇博文主要是记录一下自己肤浅的理解，同时帮助跟我一样正在学习过程中的同伴。请大佬们指出文中不妥之处，万分感谢！

  相信学习C/C++语言的小白对extern并不陌生，根据自己的学习，和大家交流一下extern的相关知识

目录

• 1 extern概念
• 2 extern作用
  • 2.1 变量声明
  • 2.2 变量定义
  • 2.3 声明和定义举例
• 3 为什么使用extern
• 4 怎么使用extern
  • 4.1 基本数据类型定义变量
  • 4.2 自定义类型定义变量
• 5 static
  • 5.1 面向对象的static
    • 5.1.1 局部静态变量
    • 5.1.2 全局静态变量

1 extern概念

  extern是C/C++中的一个关键字，主要是针对变量和函数而言。

  这里只讨论变量。

2 extern作用

   extern用于声明外部变量。提到这里，就不得不说一下声明和定义两个概念。

2.1 变量声明

  声明：用于向程序表明变量的类型和名字。声明不分配内存空间。

2.2 变量定义

  定义：给变量分配内存空间，还可以给变量赋初始值。

变量可以有多次声明，但是有且只能有一次定义

定义也是声明，但是extern声明不是定义，也不分配内存空间，除非给extern变量赋初值时才是定义

2.3 声明和定义举例

（1）未初始化

int i;  //声明,也是定义，只不过没有初始化
extern int i;  //声明，不是定义

（2）初始化

extern int i = 666;  //有初始化，定义

3 为什么使用extern

  比如说有a.c, b.c两个源文件和一个c.h头文件，当一个变量在a.c, b.c多个源文件中同时使用时，如果把变量在头文件c.h中定义，每个*.c文件都包含c.h这个头文件，这样编译器会提示变量多次定义的错误。

  怎么来避免这个错误呢，就该extern出场了。在一个源文件里定义这个变量，其他源文件使用这个变量时用extern声明这个变量为外部变量。

4 怎么使用extern

4.1 基本数据类型定义变量

  用基本数据类型定义变量时，只需在一个源文件里定义这个变量，其他源文件使用这个变量时用extern声明这个变量为外部变量。例如：

  在a.c中定义的变量b.c中要使用

/*a.c*/
#include<stdio.h>

int age;
int main()
{
    age = 18;

    printf("I am %d years old", age);
    return 0;
}

/*b.c*/
#include<stdio.h>

extern int age;  //声明为外部变量
int main()
{
    age = 19;

    printf("I am %d years old", age);
    return 0;
}

4.2 自定义类型定义变量

  若是自定义变量，比如结构体，结构体一般是在头文件中定义，那么两个源文件都要包含这个头文件。例如：

/*a.h*/

#pragma once

typedef struct _student
{
    char name[20];
    int age;
}student;

/*a.c*/

#include<stdio.h>
#include"a.h"    //要包含头文件

student stu;

int main()
{
    stu->age = 18;
    printf("I am %d years old", stu->age);

    return 0;
}

/*b.c*/

#include<stdio.h>
#include"a.h"    //也要包含头文件

extern student stu;

int main()
{
    stu->age = 19;
    printf("I am %d years old", stu->age);

    return 0;
}

5 static

  static用于定义静态变量。既可以修饰全局变量，又可以修饰局部变量；既可以用于面向过程程序设计，也可以用于面向对象程序设计。面向过程和面向对象使用static关键字有不同。

  static修饰的静态变量，不管是全局静态变量还是局部静态变量，都是放在全局数据区。

5.1 面向对象的static

5.1.1 局部静态变量

  static修饰局部变量：该局部静态变量的生命周期在整个程序运行期间都有效，所有的文件都可以访问。

例如:

//example
#include<stdio.h>

int func(int a)
{
    static int c = 2;
    c += a;
    return c;
}

int main()
{
    int a = 1, b;
    b = func(a++);
    printf("b：%d", b);
    b = func(a++);
    printf("b：%d", b);
    return 0;
}

  在函数体内定义变量，变量的作用域仅限于该函数体的一次执行，因为当程序运行到该语句时在在栈上分配内存，函数该函数体运行完后，该变量的内存会被自动释放。这样，如果我们第二次使用改变量要在第一次使用的基础上时，就出现了问题。

  static关键字正好解决了这一问题，上面也提到过，static关键字修饰的变量存储在全局数据区，可以一直在原来的技术上使用该局部静态变量。

局部静态变量有以下特点：
1 局部静态变量在全局数据区分配内存；
2 局部静态变量在程序执行到该变量的声明处时被首次初始化，以后使用不再初始化；
3 局部静态变量一般在声明处被初始化，如果没有显式初始化，会被默认初始化为0；
4 它始终在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域仍为局部作用域，当其所在函数或语句块结束时，其随之结束。

5.1.2 全局静态变量

  static修饰全局变量：该全局静态变量作用域只限于本文件，其他文件不能访问。也即在其他文件中定义一个相同名字的变量，编译器不会报错。

例如：

/*file1*/

#include<stdio.h>

static int age;  //声明为外部变量
int main()
{
    age = 19;

    printf("I am %d years old", age);
    return 0;
}

/*file2*/

#include<stdio.h>

extern int age;  //声明为外部变量
int main()
{
    age = 19;

    printf("I am %d years old", age);
    return 0;
}

  这两个文件编译都没问题，但是运行的时候就会出现错误。将file1中的static int age; 改为int age;之后，两个文件都可编译运行了。

  所以，静态全局变量不能被其他文件引用。

参考C语言中声明和定义详解, extern使用方法总结