静态 - 仅用于限制范围？

Posted 2023-02-22

【中文标题】静态 - 仅用于限制范围？

【英文标题】：static - used only for limiting scope?

【发布时间】：2010-12-20 04:55:33

【问题描述】：

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？）

【问题讨论】：

变量 a & b 在其他 C 文件中不可见，除非您“外部化”它们。

@Murali;不完全正确，如果你定义“int a;”你会遇到链接问题在两个文件中。

哦，记录一下。它不限于文件，它的范围是编译单元。很有可能在另一个“.c”文件中包含一个“.c”文件，或者就此而言，声明一个“int a;”在 .h 文件中。这不是很好的风格，但很有可能。

@chronodekar：您似乎遇到了术语混淆。不幸的是，这里的大多数人都这样做。请停止混用“可见性”、“范围”和“链接”。标识符始终只在一个翻译单元中可见：从声明点到翻译单元结束。标识符可见的区域称为“范围”。 IE。 “范围”和“可见性”是同一回事，它总是对单个翻译单元来说是本地的。现在，“联动”是一个更加全球化的概念。链接是从不同翻译单元链接到同一个对象的能力。

可以从另一个翻译单元链接到具有外部链接的对象（通过在此处声明它们）。无法从另一个翻译单元链接到具有内部链接的对象。这就是static 所控制的——链接。 static 不影响范围（和可见性）。

【参考方案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。

【讨论】：

你所说的“可见性”，其实就是所谓的“联动”。能见度是完全不同的东西。 “可见性”与“范围”相同。 static 对可见性没有影响。 static 对范围没有影响。

是的，我正在发明自己的术语。如果我正在教某人标准，我会很乐意使用其中的术语。但是当我只是教学生 C 的基础知识时（而且 chronodekar 似乎处于那个水平），我会使用更有意义的术语。

这里的大部分混淆源于“他们自己的术语的发明者”。不，你不能在这里发明你自己的术语。如果您仍想这样做，则必须为自己的术语选择“未使用”的词，并且必须为这些术语提供精确的定义。至于已经标准化的术语：同样，不，你不会[重新]发明它们，不管你想要多少。并且“可见性”和“范围”已经被占用了，抱歉。

... 这对于刚开始学习该语言的人来说尤其重要。对他们来说，没有比将普遍接受的术语的错误定义“植入”他们的头脑中更大的伤害了。

什么是绝对的瓦罐。您真的相信标准中的所有这些术语会让新手更清楚吗？在这一点上，谈论静态存储持续时间和外部链接对他们没有帮助。好吧，一旦他们学好语言，他们就可以研究深奥的部分，但不是在他们刚刚开始的时候。同样，如果我正在与“语言律师”或非常了解标准的人交谈，我很乐意使用真实的术语。但是，通过以更易于理解的方式解释基本概念，我并没有对任何学习者造成伤害。你需要决定你的观众。

【参考方案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：

glb_var 标识符将存储在初始化的数据段中。

计数器标识符将存储在名为“.bss”的未初始化数据段中。

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。

【参考方案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。

【讨论】：

在C 编程语言书 (K&R) 中，他们说静态的用途之一是限制范围，这相当令人困惑，因为在此之前，他们说最大的范围是文件范围。你对此有何看法？一直让我很困惑。

'static' 表示'不在堆栈上'。不解释函数调用栈就无法真正解释清楚。

@PaulMurrayCbr：语言规范不使用“函数调用堆栈”或任何其他“堆栈”的概念。所以是的，可以在不涉及任何“堆栈”的情况下对其进行解释。

【参考方案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。

【讨论】：

我不会称它为“对立面”。这就像说红色与黄色相反。在 C89/90 中有两种存储持续时间：静态和自动，但它们之间没有“对立”。 C 语言 (C99) 具有三种存储持续时间：静态、自动和分配。同样，这里没有“对立面”。

我稍微改变了答案。

【参考方案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。

【讨论】：

你可能想给 counter 一个类型 :-)

Ooops... 将类型添加到计数器 :-)

【参考方案6】：

一个变量可能有三种存储方式：

在程序的静态区域中 在堆栈上（函数调用期间） 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。

【参考方案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;

【讨论】：

在您刚刚给出的示例中，让我假设它位于一个名为“foo.c”的文件中。现在，如果我有另一个文件“aaa.c”并从中调用函数 foo()，静态变量是否仍会保留它的值？ （我的意思是，如果我从 aaa.c 调用 foo()，它与从另一个编译单元调用它是一样的，对吧？）

@chronodekar：你尝试的时候发生了什么？是的，从 aaa.c 调用 foo() 与从 foo.c 调用它是一样的：“内部”变量被更新并返回更新后的值。