C語言中static變量詳解

Static翻譯出來是“靜態”“靜止”的意思,在C語言中的意思其實和它的本意差不多,表示“靜態”或者“全局”的意思,用來修飾變量和函數。經static修飾過後的變量或者函數的作用域或者存儲域會發生變化,而由static修飾的變量在初始值方面也會表現出static關鍵字的優勢。想知道經static修飾過後的變量或者函數的作用域或者存儲域發生了什麼變化嗎,發生變化的原因是什麼嗎?請大家繼續往下看!

一、c程序的內存分佈

既然static是用來修飾變量和函數的,而變量和函數又是組成c程序必不可少的,C程序的內存分佈圖如下。

  C程序由下5部分組成:

  1)正文段——CPU執行的機器指令部分;一個程序只有一個副本;只讀,防止程序由於意外事故而修改自身指令;

  2)初始化數據段(數據段)——在程序中所有賦了初值的全局變量,存放在這裏。

  3)非初始化數據段(bss段)——在程序中沒有初始化的全局變量;內核將此段初始化爲0

    4)棧——增長方向:自頂向下增長;自動變量以及每次函數調用時所需要保存的信息(返回地址;環境信息)。

  5)堆——動態存儲。是向高地址擴展的數據類型,是自下向上的擴展方式。

c程序內存分佈圖

上面的C程序分佈圖很明顯的告訴我們,變量是存儲在棧區或者堆區或者bss段或者data段,變量的存儲域爲什麼會有所不同呢?其實原因很簡單,說白了就是與他們定義在程序的不同地方,有沒有static關鍵字修飾有關啦,定義在不同的地方也說明了他們有着不同的作用域。

二、static修飾的變量

1. 全局靜態變量

  在全局變量之前加上關鍵字static,全局變量就被定義成爲一個全局靜態變量。

  1)內存中的位置:靜態存儲區(靜態存儲區在整個程序運行期間都存在)

  2)初始化:未經初始化的全局靜態變量會被程序自動初始化爲0(自動對象的值是           任意的,除非他被顯示初始化)

  3)作用域:全局靜態變量在聲明他的文件之外是不可見的。準確地講從定義之處開始到文件結尾。

  定義全局靜態變量的好處:

  <1>不會被其他文件所訪問,修改

  <2>其他文件中可以使用相同名字的變量,不會發生衝突

  2. 局部靜態變量

在局部變量之前加上關鍵字static,局部變量就被定義成爲一個局部靜態變量。

  1)內存中的位置:靜態存儲區

  2)初始化:未經初始化的局部靜態變量會被程序自動初始化爲0(自動對象的值是任意的,除非他被顯示初始化)

  3)作用域:作用域仍爲局部作用域,當定義它的函數或者語句塊結束的時候,作用域隨之結束。

  注:當static用來修飾局部變量的時候,它就改變了局部變量的存儲位置,從原來的棧中存放改爲靜態存儲區。但是局部靜態變量在離開作用域之後,並沒有被銷燬,而是仍然駐留在內存當中,直到程序結束,只不過我們不能再對他進行訪問。

  當static用來修飾全局變量的時候,它就改變了全局變量的作用域(在聲明他的文件之外是不可見的),但是沒有改變它的存放位置,還是在靜態存儲區中。

三、Static修飾的函數

 在函數的返回類型前加上關鍵字static,函數就被定義成爲靜態函數。

函數的定義和聲明默認情況下是extern的,但靜態函數只是在聲明他的文件中可見,不能被其他文件所用。
 
 定義靜態函數的好處:
  <1> 其他文件中可以定義相同名字的函數,不會發生衝突 

<2> 靜態函數不能被其他文件所用。
 存儲說明符autoregisterexternstatic,對應兩種存儲期:自動存儲期和靜態存儲期。
  autoregister對應自動存儲期。具有自動存儲期的變量在進入聲明該變量的程序塊時被建立,它在該程序塊活動時存在,退出該程序塊時撤銷。
  關鍵字externstatic用來說明具有靜態存儲期的變量和函數。用static聲明的局部變量具有靜態存儲持續期(static storage duration),或靜態範圍(static extent)。雖然他的值在函數調用之間保持有效,但是其名字的可視性仍限制在其局部域內。靜態局部對象在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化。

四、總結

(1)第一個作用:隱藏。

當我們同時編譯多個文件時,所有未加static前綴的全局變量和函數都具有全局可見性。爲理解這句話,我舉例來說明。我們要同時編譯兩個源文件,一個是a.c,另一個是main.c

下面是a.c的內容

#include增加這條語句

char a = A; // global variable

void msg() 

{

     printf("Hello\n"); 

下面是 main.c 的內容 

int main(void) 

{     

    extern char a;    // extern variable must be declared before use 

    printf("%c ", a); 

    (void)msg(); 

    return 0; 

程序的運行結果是: A Hello 

你可能會問:爲什麼在a.c中定義的全局變量a和函數msg能在main.c中使用?前面說過,所有未加static前綴的全局變量和函數都具有全局可見性,其它的源文件也能訪問。此例中,a是全局變量,msg是函數,並且都沒有加static前綴,因此對於另外的源文件main.c是可見的。

如果加了static,就會對其它源文件隱藏。例如在amsg的定義前加上staticmain.c就看不到它們了。利用這一特性可以在不同的文件中定義同名函數和同名變量,而不必擔心命名衝突。Static可以用作函數和變量的前綴,對於函數來講,static的作用僅限於隱藏,而對於變量,static還有下面兩個作用。

2static的第二個作用是保持變量內容的持久。存儲在靜態數據區的變量會在程序剛開始運行時就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有兩種變量存儲在靜態存儲區:全局變量和static變量,只不過和全局變量比起來,static可以控制變量的可見範圍,說到底static還是用來隱藏的。

3static的第三個作用是默認初始化爲0。其實全局變量也具備這一屬性,因爲全局變量也存儲在靜態數據區。在靜態數據區,內存中所有的字節默認值都是0x00,某些時候這一特點可以減少程序員的工作量。

最後對static的三條作用做一句話總結。首先static的最主要功能是隱藏,其次因爲static變量存放在靜態存儲區,所以它具備持久性和默認值0

下面是main.c的內容

除了頭文件,需要聲明函數:void msg();

int main(void)

{    

    extern char a;    // extern variable must be declared before use

     printf("%c ", a);

     (void)msg();

    return 0;

}


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