C语言中static详细分析

一、首看static

static 类型声明符在C语言里面主要有三个用途：

  1、声明静态局部变量。

  2、声明静态外部全局变量。

  3、声明静态外部函数。

三个用法的解释说明:

静态局部变量（与auto对比）

1、 存储空间分配、作用域和生存期

static分配在静态存储区，作用域仅仅限于声明该变量的函数内部。在程序

整个运行期间都不释放，生存期贯穿于程序运行的整个过程。

auto类型分配在栈上，属于动态存储类别，占动态存储区空间，作用域仅仅限于声明该变量的函数内部。函数调用结束后自动释放，生存期不过是在声明该变量的函数内部。

2、赋初值时的处理方式

static静态局部变量在编译时赋初值，即只赋初值一次；

auto自动变量赋初值是在函数调用时进行，每调用一次函数重新给一次初值，相当于执行一次赋值语句。

3、未赋初值时的处理方式

如果在定义局部变量时不赋初值的话：

static静态局部变量，编译时自动赋初值0（对数值型变量）或空字符（对字符变量）。

auto自动变量，如果不赋初值则它的值是一个不确定的值。
例如：
int fun(void);
int main(void)
{
  int x;
  x=fun();  
  printf(" First transfer function a is %d\n",x);  
  x=fun();
  printf(" Second transfer function a is %d\n",x);
  x=fun();
  printf(" Third transfer function a is %d\n",x);
  getch();
  return 0;  
}
int fun(void)
{
  int a=0;
  a+=100;
  return a;
}
程序结果为：
  First transfer function a is 100
  Second transfer function a is 100
  Third transfer function a is 100
那么我们稍稍做下修改，将fun中的a定义成static int
fun函数如下：
int fun(void)
{
  static int a=0;
  a+=100;
  return a;
}

程序执行结果：
  First transfer function a is 100
  Second transfer function a is 200
  Third transfer function a is 300
 
  对比两个函数我们可以发现，普通局部变量是进入函数是产生，退出函数时候消亡，static局部变量使子程序多次调用之间保持局部变量值。也就是说当第一次调用后，a的值是100，第二次调用a的初始值不是0而是100。

静态外部全局变量

在C语言中static还用来声明静态外部全局变量，那么这个全局变量的作用域就被限制在本文件内部。

外部变量（即全局变量）是在函数的外部定义的，它的作用域为从变量定义处开始，到本程序文件的末尾。如果外部变量不在文件的开头定义，其有效的作用范围只限于定义处到文件终了。如果在定义点之前的函数想引用该外部变量，则应该在引用之前用关键字extern对该变量作“外部变量声明”。表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明，就可以从“声明”处起，合法地使用该外部变量。

而如果我们声明的全局变量不想被其他文件访问和使用又该怎么办？

那就是在声明的时候前面加上关键字static。
例如：
static int a;
int fun(void);
void fun2(int y);
int main(void)
{
  int x;
  fun2(100);
  x=fun();  
  printf(" First transfer function a is %d\n",x);  
  x=fun();
  printf(" Second transfer function a is %d\n",x);
  x=fun();
  printf(" Third transfer function a is %d\n",x);
  getch();
  return 0;  
}
int fun(void)
{
  a+=100;
  return a;
}
void fun2(int y)
{
  a=y;
}
程序结果为：
  First transfer function a is 200
  Second transfer function a is 300
  Third transfer function a is 400
其效果和static局部变量一样，只不过是在整个文件中可见。
fun可以访问，fun2可以访问。而在第一个例子中只能是在fun中可见。

静态外部函数

   在C语言中我们的函数默认都是全局的，也就是说你可以调用其他文件中的函数。在使用的时候，我们象前面一样在头文件中加上extern就可以了。但是有时候我们写的函数并不想让别的文件访问和调用，那么我们在声明函数的时候前面加上static就可以了。

使用内部函数的好处有二：

1、可以让某些内部函数不为人所能使用，而仅仅让调用者使用他能使用的东西，有利于保护代码。

2、不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名。

例如：
//teststatic1.c
void display();
static void staticdis();
int main()
{
  display();
  staticdis();
  renturn 0;
}

//teststatic2.c
void display()
{
  staticdis();
  printf("display() has been called \n");
}

static void staticdis()
{
  printf("staticdis() has been called\n");
}
文件分别编译通过，但是连接的时候找不到函数staticdis（）的定义，产生错误。

二、再看static

一、c程序内存布局

C程序一直由下列部分组成：

1）正文段——CPU执行的机器指令部分；一个程序只有一个副本；只读，防止程序由于意外事故而修改自身指令；

2）初始化数据段（数据段）——在程序中所有赋了初值的全局变量，存放在这里。

3）非初始化数据段（bss段）——在程序中没有初始化的全局变量；内核将此段初始化为0。

4）栈——增长方向：自顶向下增长；自动变量以及每次函数调用时所需要保存的信息（返回地址；环境信息）。

5）堆——动态存储分。

 

二、 C语言的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（自动对象的值是任意的，除非他被显示初始化）

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。

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。

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

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（自动对象的值是任意的，除非他被显示初始化）

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。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，直到程序结束，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。

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，但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。

定义静态函数的好处：

<1> 其他文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突

<2> 静态函数不能被其他文件所用。

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。

扩展分析:

术语static有着不寻常的历史.起初，在C中引入关键字static是为了表示退出一个块后仍然存在的局部变量。随后，static C中有了第二种含义：用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。为了避免引入新的关键字，所以仍使用static关键字来表示这第二种含义。最后，

C++重用了这个关键字，并赋予它与前面不同的第三种含义：表示属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数(与Java中此关键字的含义相同)。

 

三、另看static

在C语言中，static的字面意思很容易把我们导入歧途，其实它的作用有三条。
　　（1）先来介绍它的第一条也是最重要的一条：隐藏。
　　当我们同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。为理解这句话，我举例来说明。我们要同时编译两个源文件，一个是a.c，另一个是main.c。
　　下面是a.c的内容
　　char a = 'A'; // global variable
　　void msg()
　　{
　　printf("Hello\n");
　　}
　　Examda提示: 下面是main.c的内容
　　int main(void)
　　{
　　extern char a; // extern variable must be declared before use
　　printf("%c ", a);
　　(void)msg();
　　return 0;
　　}
　　程序的运行结果是：
　　A Hello
　　你可能会问：为什么在a.c中定义的全局变量a和函数msg能在main.c中使用？前面说过，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性，其它的源文件也能访问。此例中，a是全局变量，msg是函数，并且都没有加static前缀，因此对于另外的源文件main.c是可见的。
　　如果加了static，就会对其它源文件隐藏。例如在a和msg的定义前加上static，main.c就看不到它们了。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量，而不必担心命名冲突。Static可以用作函数和变量的前缀，对于函数来讲，static的作用仅限于隐藏，而对于变量，static还有下面两个作用。
　　（2）static的第二个作用是保持变量内容的持久。存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区：全局变量和static变量，只不过和全局变量比起来，static可以控制变量的可见范围，说到底static还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见，但我还是举一个例子。
　　#include
　　int fun(void){
　　static int count = 10; // 事实上此赋值语句从来没有执行过
　　return count--;
　　}
　　int count = 1;
　　int main(void)
　　{
　　printf("global\t\tlocal static\n");
　　for(; count <= 10; ++count)
　　printf("%d\t\t%d\n", count, fun());
　　return 0;
　　}
　　程序的运行结果是：
　　global local static
　　1 10
　　2 9
　　3 8
　　4 7
　　5 6
　　6 5
　　7 4
　　8 3
　　9 2
　　10 1
　　（3）static的第三个作用是默认初始化为0。其实全局变量也具备这一属性，因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区，内存中所有的字节默认值都是0x00，某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵，我们可以一个一个地把所有元素都置0，然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的，就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用，但又觉得每次在字符数组末尾加’\0’太麻烦。如果把字符串定义成静态的，就省去了这个麻烦，因为那里本来就是’\0’。不妨做个小实验验证一下。
　　#include
　　int a;
　　int main(void)
　　{
　　int i;
　　static char str[10];
　　printf("integer: %d; string: (begin)%s(end)", a, str);
　　return 0;
　　}
　　程序的运行结果如下
　　integer: 0; string: (begin)(end)
　　最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏，其次因为static变量存放在静态存储区，所以它具备持久性和默认值0。

 

几个关于static的问题

1、概述 　　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。

　　2、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。

　　3、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; // 注意，是static类型的。 　

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。 出处： 日期：2005-04-14 var reload=1;

转载出处：

http://www.cnblogs.com/hustcat/articles/1416306.html

http://www.cnblogs.com/hustcat/articles/1416306.html

http://blog.csdn.net/Oneil_Sally/archive/2008/11/03/3210930.aspx