静态 - 仅用于限制范围？

Question

C 中的static 关键字是否仅用于将变量的范围限制为单个文件？

我需要知道我是否理解正确。请假设以下 3 个文件，

file1.c

int a;

file2.c

int b;

file3.c

static int c;

现在，如果 3 个文件一起编译，那么变量“a”和“b”应该具有全局范围，并且可以从 3 个文件中的任何一个访问。但是，变量“c”是静态的，只能从file3.c访问，对吧？

static 在 C 中还有其他用途吗？ （除了如上所示限制变量的范围？）

Answer 1

static 关键字在 C 语言中有两个不同的用途，我称之为持续时间（对象的生命周期）和可见性（您可以从中使用对象）。请记住，C 标准实际上对这两个概念使用了不同的词，但我在教授这门语言时发现最好从日常用语开始。

在文件级别（在任何函数之外）使用时，它控制可见性。在文件级别定义的变量的持续时间已经定义为程序的整个持续时间，因此您不需要static。

文件级别的静态变量对翻译单元之外的任何东西都是不可见的（链接器看不到它）。

在函数级别（函数内部）使用时，它控制持续时间。这是因为可见性已经被定义为该函数的本地。

在这种情况下，变量的持续时间是程序的整个持续时间，并且值在函数调用之间保持不变。

Answer 2

内部链接与外部链接示例

//file1.c

#include <stdio.h>
int glb_var=3;//global variable
int func();  //prototype of function
int main()
{
    func();
    func();
    func();
    return 0;
}

int func()
{
    static int counter=0;//static varible
    printf("val of counter=%d",counter);
    counter+=5;
    return 0;
}

当我们编译这个程序并运行这个程序时，操作系统会将该程序加载到内存中。然后会发生以下事情：

1. glb_var 标识符将存储在初始化的数据段中。

2. 计数器标识符将存储在名为“.bss”的未初始化数据段中。

3. 静态变量初始化一次，值在函数调用期间保持不变。因为静态变量存储在数据段而不是堆栈中，所以静态变量在函数调用期间保持不变。 所以程序的输出将是： 0 5 10

关于静态变量的重要一点是它具有内部链接。因此我们可以将此变量访问到特定文件。在其中定义它们（而不是在其他文件中）。

我们可以使用 extern 关键字访问其他文件中的全局变量 glb_var。 例如：

//file2.c

#include <stdio.h>
extern glb_var; //for declaration of this variable
int main()
{
    if(glb_var)
    {
        printf("glb_var=%d",glb_var);
    }
}

输出：3 这称为外部链接。

Answer 3

您误用了“范围”一词。 C 中的static 与作用域完全无关。

Scope 是实体名称（变量、函数、类型名等）可见的区域。在 C 语言中，“文件范围”是有史以来最大的范围。出于这个原因，将任何内容限制为单个文件是没有意义的：根本没有什么更大的限制。 C 中没有“全局作用域”之类的东西。“全局作用域”一词有时被非正式地使用，但在这种情况下，它与“文件作用域”具有相同的含义。

同样，C 中的static 与范围 完全无关。 C 中的static 影响对象的存储持续时间 和标识符的链接。当与对象（变量）一起使用时，static 给出对象静态存储持续时间（即，只要程序运行，对象就存在）。并且，当与非本地对象或函数的标识符一起使用时，它为它们提供内部链接，这意味着相同的标识符指代单个翻译单元（定义实体的位置）内的相同实体，但不在其他翻译单元中。

Answer 4

static 也在函数定义中用于定义一个变量，该变量在函数调用之间保持其值。我找到了an example here。相反，每次调用函数时重新创建的变量称为自动变量。

Answer 5

你是对的，这叫做“静态链接”：声明为static的符号仅在定义它的编译单元中可用。

static 的另一个用途是在函数内部：

void f() {
  static int counter = 0;
  counter++;
  // ...
}

在这种情况下，变量只初始化一次，并通过对该函数的不同调用保持其值，就像它是一个全局变量一样。在本例中，counter 变量计算函数被调用的次数。

Answer 6

一个变量可能有三种存储方式：

1. 在程序的静态区域中
2. 在堆栈上（函数调用期间）
3. 在堆上（使用 new/malloc 分配时）

全局变量总是存储在静态区域中。但是要将局部变量存储在静态区域中，您需要关键字static。由于静态变量未在堆栈上分配，因此您可以在后续调用中访问该变量。
此外，全局范围内的 static 关键字提供了变量内部链接。因此，无法使用 extern 限定符从其他文件访问该变量。

Answer 7

一个补充 Kinopiko 答案的例子：

#include <stdio.h>

int foo() {
    static int foo = 0;
    return ++foo;
}

int main() {
    printf("%i\n", foo()); // 1
    printf("%i\n", foo()); // 2
}

这可以用于例如返回指向局部函数变量的安全指针。或者在 Objective-C 中，它有时用于防止重复的类初始化：

- (void) initialize
{
    static BOOL initialized = NO;
    if (initialized)
        return;
    // …perform initialization…
    initialized = YES;
}