C中的静态函数

Question

在 C 中将函数设为静态有什么意义？

Answer 1

创建函数 static 会将其隐藏在其他翻译单元中，这有助于提供 encapsulation。

helper_file.c

int f1(int);        /* prototype */
static int f2(int); /* prototype */

int f1(int foo) {
    return f2(foo); /* ok, f2 is in the same translation unit */
                    /* (basically same .c file) as f1         */
}

int f2(int foo) {
    return 42 + foo;
}

ma​​in.c：

int f1(int); /* prototype */
int f2(int); /* prototype */

int main(void) {
    f1(10); /* ok, f1 is visible to the linker */
    f2(12); /* nope, f2 is not visible to the linker */
    return 0;
}

Answer 2

pmg 是关于封装的；除了对其他翻译单元隐藏函数（或者更确切地说，因为它），使函数static 还可以在编译器优化的情况下赋予性能优势。

因为不能从当前翻译单元之外的任何地方调用static 函数（除非代码采用指向其地址的指针），所以编译器控制其中的所有调用点。

这意味着可以免费使用非标准 ABI、完全内联它，或执行任何数量的其他优化，这些优化对于具有外部链接的函数来说可能是不可能的。

Answer 3

C 中的 static 关键字用于编译文件（.c 而不是 .h），因此函数仅存在于该文件中。

通常，当您创建一个函数时，编译器会生成链接器可以用来将函数调用链接到该函数的杂乱无章的内容。如果使用 static 关键字，同一文件中的其他函数可以调用此函数（因为它可以在不借助链接器的情况下完成），而链接器没有让其他文件访问该函数的信息。

Answer 4

看了上面的帖子，我想给出一个更明确的答案：

假设我们的main.c 文件如下所示：

#include "header.h"

int main(void) {
    FunctionInHeader();
}

现在考虑三种情况：

• 案例 1： 我们的header.h 文件如下所示：

   #include <stdio.h>
  
   static void FunctionInHeader();
  
   void FunctionInHeader() {
       printf("Calling function inside header\n");
   }
  

  然后在linux上执行如下命令：

   gcc main.c -o main
  

  会成功！这是因为在main.c 文件包含header.h 之后，静态函数定义将在同一个main.c 文件中（更准确地说，在同一个翻译单元中）到它的调用位置。

  如果运行./main，输出将是Calling function inside header，这是该静态函数应该打印的内容。

• 案例 2：我们的标头 header.h 如下所示：

    static void FunctionInHeader();     
  

  我们还有一个文件header.c，看起来像这样：

    #include <stdio.h>
    #include "header.h"
  
    void FunctionInHeader() {
        printf("Calling function inside header\n");
    }
  

  然后是下面的命令

    gcc main.c header.c -o main
  

  会报错。在这种情况下，main.c 仅包括静态函数的声明，但定义留在另一个翻译单元中，static 关键字阻止定义要链接的函数的代码

• 案例 3：

  与案例 2 类似，只是现在我们的标题 header.h 文件是：

    void FunctionInHeader(); // keyword static removed
  

  那么与案例 2 相同的命令将成功，进一步执行 ./main 将得到预期的结果。这里FunctionInHeader定义在另一个翻译单元中，但定义它的代码可以链接。

因此，总结：

static keyword prevents the code defining a function to be linked,
when that function is defined in another translation unit than where it is called.

Answer 5

C 程序员使用 static 属性来隐藏模块内的变量和函数声明， 就像您在 Java 和 C++ 中使用公共和私有声明一样。 C源文件的作用 模块。使用 static 属性声明的任何全局变量或函数都是该模块私有的。 类似地，没有静态属性声明的任何全局变量或函数都是公共的，并且可以 由任何其他模块访问。保护变量和函数是一种很好的编程习惯 尽可能使用静态属性。

Answer 6

pmg 的回答很有说服力。如果您想知道静态声明如何在对象级别工作，那么您可能会对以下信息感兴趣。 我重用了由pmg编写的相同程序并将其编译成一个.so（共享对象）文件

以下内容是在将 .so 文件转储到人类可读

之后

0000000000000675 f1：f1函数的地址

000000000000068c f2：f2(staticc)函数的地址

注意函数地址的不同，它意味着什么。对于使用不同地址声明的函数，它可以很好地表示 f2 位于很远的地方或目标文件的不同段中。

链接器使用称为 PLT（过程链接表）和 GOT（全局偏移表）的东西来理解他们有权链接到的符号。

现在认为 GOT 和 PLT 神奇地绑定了所有地址，并且一个动态部分保存了链接器可见的所有这些函数的信息。

转储 .so 文件的动态部分后，我们得到一堆条目，但只对 f1 和 f2 函数感兴趣。

动态部分仅包含地址 0000000000000675 处的 f1 函数的条目，而不包含 f2 的条目！

Num：值大小类型绑定 Vis Ndx 名称

 9: 0000000000000675    23 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 f1

就是这样！由此可见，链接器将无法成功找到 f2 函数，因为它不在 .so 文件的动态部分中。

Answer 7

当需要限制对某些函数的访问时，我们将在定义和声明函数时使用 static 关键字。

            /* file ab.c */ 
static void function1(void) 
{ 
  puts("function1 called"); 
} 
And store the following code in another file ab1.c

/* file ab1.c  */ 
int main(void) 
{ 
 function1();  
  getchar(); 
  return 0;   
} 
/* in this code, we'll get a "Undefined reference to function1".Because function 1 is declared static in file ab.c and can't be used in ab1.c */