static 的使用-白红宇

static 的使用

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发布时间：2019-06-15

本文共 4981 字，大约阅读时间需要 16 分钟。

static用法小结

转自 http://blog.csdn.net/Kendiv/article/details/675941

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）第一个作用：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 #include
    
     增加这条语句 char a = ‘A‘; // global variable void msg() {
       printf("Hello\n"); } 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。 （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。 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。 下面是main.c的内容 除了头文件，需要声明函数：void msg(); int main(void) {        extern char a;    // extern variable must be declared before use      printf("%c ", a);      (void)msg();     return 0; }

static关键字是C, C++中都存在的关键字, 它主要有三种使用方式, 其中前两种只指在C语言中使用, 第三种在C++中使用(C,C++中具体细微操作不尽相同, 本文以C++为准).

(1)局部静态变量

(2)外部静态变量/函数

(3)静态数据成员/成员函数

下面就这三种使用方式及注意事项分别说明

一、局部静态变量

在C/C++中, 局部变量按照存储形式可分为三种auto, static, register

(<C语言程序设计(第二版)>谭浩强, 第174-175页)

与auto类型(普通)局部变量相比, static局部变量有三点不同

1. 存储空间分配不同

auto类型分配在栈上, 属于动态存储类别, 占动态存储区空间, 函数调用结束后自动释放, 而static分配在静态存储区, 在程序整个运行期间都不释放. 两者之间的作用域相同, 但生存期不同.

2. static局部变量在所处模块在初次运行时进行初始化工作, 且只操作一次

3. 对于局部静态变量, 如果不赋初值, 编译期会自动赋初值0或空字符, 而auto类型的初值是不确定的. (对于C++中的class对象例外, class的对象实例如果不初始化, 则会自动调用默认构造函数, 不管是否是static类型)

特点: static局部变量的”记忆性”与生存期的”全局性”

所谓”记忆性”是指在两次函数调用时, 在第二次调用进入时, 能保持第一次调用退出时的值.

示例程序一

#include <iostream>

using namespace std;

void staticLocalVar()

{

static int a = 0; // 运行期时初始化一次, 下次再调用时, 不进行初始化工作

cout<<"a="<<a<<endl;

++a;

}

int main()

{

staticLocalVar(); // 第一次调用, 输出a=0

staticLocalVar(); // 第二次调用, 记忆了第一次退出时的值, 输出a=1

return 0;

}

应用:

利用”记忆性”, 记录函数调用的次数(示例程序一)

利用生存期的”全局性”, 改善”return a pointer / reference to a local object”的问题. Local object的问题在于退出函数, 生存期即结束,. 利用static的作用, 延长变量的生存期.

示例程序二:

// IP address to string format

// Used in Ethernet Frame and IP Header analysis

const char * IpToStr(UINT32 IpAddr)

{

static char strBuff[16]; // static局部变量, 用于返回地址有效

const unsigned char *pChIP = (const unsigned char *)&IpAddr;

sprintf(strBuff, "%u.%u.%u.%u", pChIP[0], pChIP[1], pChIP[2], pChIP[3]);

return strBuff;

}

注意事项:

1. “记忆性”, 程序运行很重要的一点就是可重复性, 而static变量的”记忆性”破坏了这种可重复性, 造成不同时刻至运行的结果可能不同.

2. “生存期”全局性和唯一性. 普通的local变量的存储空间分配在stack上, 因此每次调用函数时, 分配的空间都可能不一样, 而static具有全局唯一性的特点, 每次调用时, 都指向同一块内存, 这就造成一个很重要的问题 ---- 不可重入性!!!

这样在多线程程序设计或递归程序设计中, 要特别注意这个问题.

(不可重入性的例子可以参见<effective C++ (2nd)>(影印版)第103-105页)

下面针对示例程序二, 分析在多线程情况下的不安全性.(为方便描述, 标上行号)

① const char * IpToStr(UINT32 IpAddr)

② {

③ static char strBuff[16]; // static局部变量, 用于返回地址有效

④ const unsigned char *pChIP = (const unsigned char *)&IpAddr;

⑤ sprintf(strBuff, "%u.%u.%u.%u", pChIP[0], pChIP[1], pChIP[2], pChIP[3]);

⑥ return strBuff;

⑦ }

假设现在有两个线程A,B运行期间都需要调用IpToStr()函数, 将32位的IP地址转换成点分10进制的字符串形式. 现A先获得执行机会, 执行IpToStr(), 传入的参数是0x0B090A0A, 顺序执行完应该返回的指针存储区内容是:”10.10.9.11”, 现执行到⑥时, 失去执行权, 调度到B线程执行, B线程传入的参数是0xA8A8A8C0, 执行至⑦, 静态存储区的内容是192.168.168.168. 当再调度到A执行时, 从⑥继续执行, 由于strBuff的全局唯一性, 内容已经被B线程冲掉, 此时返回的将是192.168.168.168字符串, 不再是10.10.9.11字符串.

二、外部静态变量／函数

在C中static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。, 但为了限制全局变量/函数的作用域, 函数或变量前加static使得函数成为静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指对函数的作用域仅局限于本文件(所以又称内部函数)。注意此时, 对于外部(全局)变量, 不论是否有static限制, 它的存储区域都是在静态存储区, 生存期都是全局的. 此时的static只是起作用域限制作用, 限定作用域在本模块(文件)内部.

使用内部函数的好处是：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。

示例程序三:

//file1.cpp

static int varA;

int varB;

extern void funA()

{

……

}

static void funB()

{

……

}

//file2.cpp

extern int varB; // 使用file1.cpp中定义的全局变量

extern int varA; // 错误! varA是static类型, 无法在其他文件中使用

extern vod funA(); // 使用file1.cpp中定义的函数

extern void funB(); // 错误! 无法使用file1.cpp文件中static函数

三、静态数据成员／成员函数(C++特有)

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. 这是与普通成员函数的最大区别, 也是其应用所在, 比如在对某一个类的对象进行计数时, 计数生成多少个类的实例, 就可以用到静态数据成员. 在这里面, static既不是限定作用域的, 也不是扩展生存期的作用, 而是指示变量/函数在此类中的唯一性. 这也是”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”的含义. 因为它是对整个类来说是唯一的, 因此不可能属于某一个实例对象的. (针对静态数据成员而言, 成员函数不管是否是static, 在内存中只有一个副本, 普通成员函数调用时, 需要传入this指针, static成员函数调用时, 没有this指针. )

请看示例程序四(<effective c++ (2nd)>(影印版)第59页)

class EnemyTarget {

public:

EnemyTarget() { ++numTargets; }

EnemyTarget(const EnemyTarget&) { ++numTargets; }

~EnemyTarget() { --numTargets; }

static size_t numberOfTargets() { return numTargets; }

bool destroy(); // returns success of attempt to destroy EnemyTarget object

private:

static size_t numTargets; // object counter

};

// class statics must be defined outside the class;