为啥不需要释放静态数组？

Posted 2023-02-19

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【中文标题】为啥不需要释放静态数组？【英文标题】：Why don't static arrays need to be freed?为什么不需要释放静态数组？ 【发布时间】：2016-09-05 00:37:49 【问题描述】：

我想知道为什么不需要释放静态数组？我知道在创建动态数组时，例如

int *p;
p = malloc(10*sizeof(int));

我们必须使用以下方法释放分配的内存：

free(p);

并且对于函数中的静态数组，静态数组会在被调用函数完成后自动释放。

我不明白的是：当使用这样的函数返回静态数组时：

int *subFunc()
    static int a[5] = 1,2,3,4,5;
    return a;


int main()
    int *p;
    p = subFunc();

如果静态数组在执行完成后自动释放，那我们怎么还能正确访问静态数组的值呢？

【问题讨论】：

【参考方案1】：

如果静态数组在执行完成后自动释放，那我们怎么还能正确访问静态数组的值呢？

不，不是那样的。 static 变量在启动 main() 之前被初始化，它的生命周期是程序的整个执行过程。因此，它们可以从函数（在其中定义它们）中returned，并且仍然可以访问。它们不是本地（对函数而言），当函数完成执行时，它们的生命周期就会结束。

相关，引自C11，第 6.2.4 章

一个对象，其标识符在没有存储类说明符的情况下声明 _Thread_local，可以使用外部或内部链接，也可以使用存储类说明符static，具有静态存储持续时间。它的生命周期是整个执行程序及其存储的值仅在程序启动之前初始化一次。

关于函数内static 变量的范围，是的，它仅限于函数本身，如第 6.2.1 章所述，

[...] 如果声明符或类型说明符声明标识符出现在块内或参数声明列表中一个函数定义，标识符有块作用域，它终止于关联块。 [...]

这意味着，很明显，您不能在subFunc() 之外使用数组a，因为a 在subFunc() 之外可见。

但是，当您 return 数组时（返回数组会导致指向数组第一个元素的指针衰减，FWIW），因为 static 数组的生命周期是程序的整个执行，访问返回的指针（当然，在界限内）是完全有效和合法的。

【讨论】：

static locals 的行为与static globals 有点不同：它们不是在程序启动时初始化，而是when execution first passes their initialization point。 @Quentin 你确定 C 也是如此吗？你能链接一些参考资料吗？显然我确实混淆了 C 和 C++ 规则。我的坏！ @Quentin @Sourav 不过没关系，在到达初始化点之前，您无法访问函数本地 static。而在 C 中，static 初始化程序可能无论如何都没有副作用，因此您无法真正观察到它何时被初始化。您不能在subFunc() 之外使用a，但我看不出有任何理由您不能使用指向a 的指针并在subFunc() 之外使用它。【参考方案2】：

静态变量即使在它们所在的块之后仍然存在被定义终止。因此，一个静态变量的值函数在重复的函数调用之间保留功能。静态自动变量的范围与此相同自动变量，即它是它所在的块的本地变量定义；但是，分配的存储空间对于程序的持续时间。静态变量可以在它们的声明；但是，初始化程序必须是常量表达式，并且初始化只在编译时完成一次，当内存是分配给静态变量。 - source

当控制来自该函数时，不会释放静态数组或变量。

静态变量的

作用域对于声明它的函数是局部的，但它的生命周期是贯穿整个程序的。

【讨论】：

就在今天我听到有人说“不管是在函数内部，静态变量是永远的”。 @Agostino 当然，由于并非所有静态变量都被立即销毁，显然其中一些变量的 forever 值比其他变量更大。 :-)【参考方案3】：

并且对于子函数中的静态数组，静态数组会在调用的子函数完成后自动释放。

那不是真的。进入函数时不创建静态数组，离开时不销毁。

一个静态变量，以及其中的数据，真的很像一个全局变量！函数的唯一本地是 name。（你会听到人们谈论变量的“范围”——这意味着“我可以在哪里使用名称来引用它。”）

所以当你在思考静态数组的寿命时，你可以在脑海中替换：

int *subFunc()
    static int a[5] = 1,2,3,4,5;
    return a;

与

int ONLY_USE_ME_INSIDE_SUBFUNC__a[5] = 1,2,3,4,5;  /* global variable */

int *subFunc()
    int * a = ONLY_USE_ME_INSIDE_SUBFUNC__a;  /* a is the same as the global */
    return a;

然后假装程序中没有其他人可以触及该全局变量。

【讨论】：

顺便说一句，一些编译器会将前者视为后者，但使用自动生成的名称，如 $STATIC$fd91a2e7$subFunc_a 可以保证不会与 C 文件中有效的任何内容冲突 [因为用户标识符不能包含美元符号]。【参考方案4】：

Static variables 在函数内部，通常用于在多次调用函数时维护函数范围内的一些数据。它们在 main() 之前初始化，它们的生命周期是程序的整个执行。因此，如果它们在退出函数后被释放，那将没有意义。如果你释放它们，你会在下次调用函数时崩溃，因为它们不会被引用。

【讨论】：

【参考方案5】：