[C/C++]static关键字用法总结

最近经历了一些笔试和面试，经常会被问到static关键字的作用，感觉虽然知道一些，但每次回答的都不够满意，今天在网上查了一下，总结总结，恩，以备后用！

static关键字是C, C++中都存在的关键字。static从字面理解，是“静态的“的 意思，与此相对应的，应该是“动态的“。
static的作用主要有以下3个：
1、扩展生存期；
2、限制作用域；
3、唯一性；

1、扩展生存期
这一点主要是针对普通局部变量和static局部变量来说的。声明为static的局部变量的生存期不再是当前作用域，而是整个程序的生存期。
在程序中，常用内存类型主要有堆、栈和静态存储区。要理解static局部变量就必须首先理解这三种内存类型。

在C/C++中, 局部变量按照存储形式可分为三种auto, static, register
(谭浩强, 第174-175页)
局部变量的默认类型都是auto，从栈中分配内存。
auto的含义是由程序自动控制变量的生存周期，通常指的就是变量在进入其作用域的时候被分配，离开其作用域的时候被释放。
而static变量，不管是局部还是全局，都存放在静态存储区。
表面意思就是不auto，变量在程序初始化时被分配，直到程序退出前才被释放；也就是static是按照程序的生命周期来分配释放变量的，而不是变量自己的生命周期. 如果在main前设置断点，然后查看static变量，已经被初始化，也就是说static在执行main函数前已经被初始化。也就是在程序初始化时被分配。

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堆：由程序员自己分配释放（用malloc和free,或new和delete） ，如果我们不手动释放，那就要到程序结束才释放。如果对分配的空间在不用的时候不释放而一味的分配，那么可能会引起内存泄漏，其容量取决于虚拟内存，较大。
栈：由编译器自动分配释放，其中存放在主调函数中被调函数的下一句代码、函数参数和局部变量，容量有限，较小。
静态存储区：由在编译时由编译器分配，由系统释放，其中存放的是全局变量、static变量和常量．
区别：
1） 堆是由低地址向高地址扩展，栈是由高地址向低地址扩展。
2） 堆是不连续的空间，栈是连续的空间。
3） 在申请空间后，栈的分配要比堆的快。对于堆，先遍历存放空闲存储地址的链表、修改链表、再进行分配；对于栈，只要剩下的可用空间足够，就可分配到，如果不够，那么就会报告栈溢出。
4） 栈的生命期最短，到函数调用结束时；静态存储区的生命期最长，到程序结束时；堆中的生命期是到被我们手动释放时（如果整个过程中都不手动释放，那就到程序结束时）。
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2、限制作用域
这一点相对于普通全局变量和static全局变量来说的。
对于全局变量而言，不论是普通全局 变量还是static全局变量，其存储区都是静态存储区，因此在内存分配上没有什么区别。
区 别在于：
1） 普通的全局变量和函数，其作用域为整个程序或项目，外部文件（其它cpp文件）可以通过extern关键字访问该变量和函数。一般不提倡这种用法，如果要在多个cpp文件间共享数据，应该将数据声明为extern类型。

在头文件里声明为extern：
extern int g_value; // 注意，不要初始化值！
然后在其中任何一个包含该头文件的cpp中初始化（一次）就好：
int g_value = 0; // 初始化一样不要extern修饰，因为extern也是声明性关键字；
然后所有包含该头文件的cpp文件都可以用g_value这个名字访问相同的一个变量；

2） static全局变量和函数，其作用域为当前cpp文件，其它的cpp文件不能访问该变量和函数。如果有两个cpp文件声明了同名的全局静态变量，那么他们实际上是独立的两个变量。

static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。

头文件中的static变量
如果在一个头文件中声明：
static int g_vaule = 0;
那么会为每个包含该头文件的cpp都创建一个全局变量，但他们都是独立的；所以也不建议这样的写法，一样不明确需要怎样使用这个变量，因为只是创建了一组同名而不同作用域的变量。

3、数据唯一性
这是C++对static关键字的重用。主要指静态数据成员／成员函数。
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. )
static数据成员的初始化：
(1) 初始化在类体外进行，而前面不加static，以免与一般静态变量或对象相混淆。
(2) 初始化时不加该成员的访问权限控制符private，public等。
(3) 初始化时使用作用域运算符来标明它所属类，因此，静态数据成员是类的成员，而不是对象的成员。
(4) 静态数据成员是静态存储的，它是静态生存期，必须对它进行初始化。

Static成员函数
静态成员函数和静态数据成员一样，它们都属于类的静态成员，它们都不是对象成员。因此，对静态成员的引用不需要用对象名。
静态成员函数仅能访问静态的数据成员，不能访问非静态的数据成员，也不能访问非静态的成员函数，这是由于静态的成员函数没有this指针。

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以下是来自另外一篇：

static是C++中常用的修饰符，它被用来控制变量的存贮方式和可见性。extern， "C"是使C++能够调用C写作的库文件的一个手段，如果要对编译器提示使用C的方式来处理函数的话，那么就要使用extern "C"来说明。

一.C语言中的static关键字

在C语言中，static可以用来修饰局部变量，全局变量以及函数。在不同的情况下static的作用不尽相同。

(1)修饰局部变量

一般情况下，对于局部变量是存放在栈区的，并且局部变量的生命周期在该语句块执行结束时便结束了。但是如果用static进行修饰的话，该变量便存放在静态数据区，其生命周期一直持续到整个程序执行结束。但是在这里要注意的是，虽然用static对局部变量进行修饰过后，其生命周期以及存储空间发生了变化，但是其作用域并没有改变，其仍然是一个局部变量，作用域仅限于该语句块。

在用static修饰局部变量后，该变量只在初次运行时进行初始化工作，且只进行一次。

如:

#include<stdio.h>
void fun()
{
static int a=1; a++;
printf("%d\n",a);
}
int main(void)
{
fun();
fun();
return 0;
}

程序执行结果为: 2 3

说明在第二次调用fun()函数时，a的值为2，并且没有进行初始化赋值，直接进行自增运算，所以得到的结果为3.

对于静态局部变量如果没有进行初始化的话，对于整形变量系统会自动对其赋值为0，对于字符数组，会自动赋值为'\0'.

(2)修饰全局变量

对于一个全局变量，它既可以在本源文件中被访问到，也可以在同一个工程的其它源文件中被访问(只需用extern进行声明即可)。

如:

//有file1.c
int a=1;
file2.c
#include<stdio.h>
extern int a;
int main(void)
{
printf("%d\",a);
return 0;
}

则执行结果为 1

但是如果在file1.c中把int a=1改为static int a=1;

那么在file2.c是无法访问到变量a的。原因在于用static对全局变量进行修饰改变了其作用域的范围，由原来的整个工程可见变为本源文件可见。

(3)修饰函数

用static修饰函数的话，情况与修饰全局变量大同小异，就是改变了函数的作用域。

二.C++中的static

在C++中static还具有其它功能，如果在C++中对类中的某个函数用static进行修饰，则表示该函数属于一个类而不是属于此类的任何特定对象；如果对类中的某个变量进行static修饰，表示该变量为类以及其所有的对象所有。它们在存储空间中都只存在一个副本。可以通过类和对象去调用。

三.extern关键字

在C语言中，修饰符extern用在变量或者函数的声明前，用来说明“此变量/函数是在别处定义的，要在此处引用”。

在上面的例子中可以看出，在file2中如果想调用file1中的变量a，只须用extern进行声明即可调用a，这就是extern的作用。在这里要注意extern声明的位置对其作用域也有关系，如果是在main函数中进行声明的，则只能在main函数中调用，在其它函数中不能调用。其实要调用其它文件中的函数和变量，只需把该文件用#include包含进来即可，为啥要用extern？因为用extern会加速程序的编译过程，这样能节省时间。

在C++中extern还有另外一种作用，用于指示C或者C＋＋函数的调用规范。比如在C＋＋中调用C库函数，就需要在C＋＋程序中用extern “C”声明要引用的函数。这是给链接器用的，告诉链接器在链接的时候用C函数规范来链接。主要原因是C＋＋和C程序编译完成后在目标代码中命名规则不同，用此来解决名字匹配的问题。