static和extern关键字详解

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1.作用域和声明周期

1.1作用域

1.2生命周期

2.static和extern

2.1extern

2.2static

2.2-1static修饰局部变量

2.2-2static修饰全局变量


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之前我们学习了数据在内存中的存储,知道了整数和浮点数在内存中的存储方式,对于整形来说内存中存放的是该整形的补码,

而对于浮点形来说,是根据IEEE754标准在内存中存放的,其表示形式如下图所示:

同时,我们也发现数据在内存中是“倒着”存放的,由此我们讲解了大小端的概念。

小端存储模式:把数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,把数据的高位字节内容保存在内存的高地址处。

大端存储模式:把数据的低位字节内容保存在内存的高地址处,把数据的高位字节内容保存在内存的低地址处。

在讲解题目之前,我们先来讲解一下static和extern这两个关键字。而讲解这两个关键字之前,我们先来讲一下作用域和生命周期。

1.作用域和声明周期

1.1作用域

作用域,顾名思义就是可以正常工作的区域,出了该区域就会失效。

标准解释:作用域是程序设计的概念,一段程序代码中所⽤到的名字并不总是有效(可⽤)
的,⽽限定这个名字的可⽤性的代码范围就是这个名字的作⽤域。

还是有点小抽象的,我们来看一段代码以便学习一下这个概念:

这段代码,我们创建了一个局部变量a,并且在不同区域内想要两次打印a的值。

运行代码我们发现,编译器会报错,如下图所示:

这是为什么呢?

这就涉及到我们上面讲的作用域了,a是个局部变量,那么它的作用域就是第一个大括号内,出了大括号a就会被销毁,所以第二次打印就会报错,如下图所示:所以才会出现上面的报错,那么如果我们这样创建a,结果还会是这样吗?

运行代码,发现此时没有错误,代码会正常运行。这是因为此时a是全局变量,作用域是整个工程文件,所以说代码会运行无误。

结论:

1. 局部变量的作⽤域是变量所在的局部范围。
2. 全局变量的作⽤域是整个⼯程(项⽬)。

1.2生命周期

什么是生命周期?就像一样,都会经历出生和死亡,而这个过程,就是人的生命周期,在程序中代码也是如此。

⽣命周期指的是变量的创建(申请内存)到变量的销毁(收回内存)之间的⼀个时间段。

1. 局部变量的生命周期是:进入作用域变量创建,生命周期开始,出作用域销毁,生命周期结束。
2. 全局变量的生命周期是:整个程序的生命周期。

这个概念只能靠自己理解,我们来看下面一个例子:

2.static和extern

2.1extern

extern关键字是来声明外部符号的。

我们先来看下面一段代码:

我们在add.c文件中创建了一个全局变量y,这时候,我们如果直接在test.c文件中打印y,编译器就会报错,此时,想让代码运行,我们只需用extern声明一下变量y即可,修改后的代码如下:

此时,代码便可以正常运行。

extern就是“告诉”了编译器,这个变量在别的文件中存在,别再报错了。

结论:extern是⽤来声明外部符号的,如果⼀个全局的符号在A⽂件中定义的,在B⽂件中想使⽤,就可以使⽤ extern 进⾏声明,然后使⽤。

2.2static

static是静态的意思,它可以用来:

1.修饰局部变量

2.修饰全局变量

3.修饰函数

我们来分别讲解。

2.2-1static修饰局部变量

我们先来看下面一段代码:

这段代码运行结果是什么呢?

这段代码比较简单,main函数内部for循环5次调用test函数,而test函数内部创建了局部变量j,j的生命周期开始,j++后j就变成了1,出了test函数后,也就是出了j的作用域,j的生命周期结束,j被销毁,所以说打印结果是1 1 1 1 1。

那么下面这段代码打印结果又是什么呢?

运行代码,结果如下图所示:

我们从输出结果来看,j的值有累加的效果,其实test函数中的i创建好后,出函数的时候是
不会销毁的,重新进⼊函数也就不会重新创建变量,直接上次累积的数值继续计算。

这是为什么呢?其实这是因为static修饰局部变量所致。

static修饰局部变量,会改变局部变量的生命周期,而生命周期的改变本质是改变来该变量在内存中的存储位置。

我们之前讲过,局部变量是在内存的栈区存储的,而被static修饰后放在了内存的静态区中,而静态区中存放的是全局变量和静态变量(被static修饰的变量就是静态变量)。而存储在静态区的变量和全局变量是一样的,声明周期就是程序的生命周期,只有程序结束,变量才销毁,内存才会回收。示意图如下:

那么,被static修饰的局部变量的作用域变没变?

答案:作用域不变。

所以说未来⼀个变量出了函数后,我们还想保留值,等下次进⼊函数继续使⽤,就可以使⽤static
修饰。

2.2-2static修饰全局变量

还是这段代码,如果此时我们用static修饰全局变量y,代码还会正常运行吗?

此时,编译器会报错:无法解析的外部符号y。

为什么会这样呢?原因就在与static修饰全局变量所导致。

结论:⼀个全局变量被static修饰,使得这个全局变量只能在本源⽂件内使⽤,不能在其他源⽂件内使⽤

本质原因是:全局变量默认是具有外部链接属性的,在外部的⽂件中想使⽤,只要适当的声明就可以使⽤;但是全局变量被 static 修饰之后,外部链接属性就变成了内部链接属性,只能在⾃⼰所在的源⽂件内部使⽤了,其他源⽂件,即使声明了,也是⽆法正常使⽤的。

使⽤建议:如果⼀个全局变量,只想在所在的源⽂件内部使⽤,不想被其他⽂件发现,就可以使用
static修饰。

2.2-3static修饰函数

代码一和代码二谁能正常运行呢?

答案:代码一会正常运行,而代码二会报错。

这就是static修饰函数所导致的。我们会发现static修饰函数和static修饰全局变量是一模一样的。一个函数和全局变量原本是可以在整个工程中使用的(这叫做外部链接属性),但被static修饰后变只能在自己所在的源文件内使用,(这叫做内部链接属性)。

使⽤建议:⼀个函数只想在所在的源⽂件内部使⽤,不想被其他源⽂件使⽤,就可以使⽤ static 修
饰。

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