C++—19、C++ 中静态存储static

今天来介绍c++中的static关键字，根据上下文有两种意思，一种是在类class或者结构体外使用static；另一种是在类class或者结构体内使用。总结一下：类外的static修饰的符号在link阶段是局部的，也就是它只对定义它的编译单元（.obj）可见。而类和结构体里面的static，表示这部分内存是这个类的所有实例共享的，简单来说，就算你实例化了很多次这个类或结构体，但那个静态（static）变量只会有一个实例（就是只有一个），类里面的静态方法也是一样，静态方法里没有该实例的指针（this）。之后会更详细的讲static在类或结构体里的意思—作用域（scope）。

一、类或者结构体外的static

1、正确使用static的方式

我们在一个static.cpp文件里面，只定义一个static变量。

除了前面的static，它看起来就跟普通的变量一样。这个static什么意思呢？它表示这个变量在link的时候只在这个编译单元（.obj）里可见。

（如果你不清楚c++的编译和链接link的原理，这里简要叙述下。

第一步：预处理

C/C++语言最常见的预处理就是将所有的“#define”删除，并且展开所有的宏定义。而预处理其实还包括：处理所有的条件编译指令，比如“#if”、处理“#include”预编译指令、删除所有的注释、添加行号和文件名标识等。

第二步：编译

编译会将源代码由文本形式转换成机器语言，编译过程就是把预处理完的文件进行一系列词法分析、语法分析、语义分析以及优化后生成相应的汇编代码文件。

编译后的.s也是ascii码文件。因为汇编也是人能看懂的文字编码形式，所以.s汇编文件也是ASCII码文件。

第三步：汇编

汇编过程调用汇编器AS来完成，是用于将汇编代码转换成机器可以执行的指令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。（非底层的程序员不需要考虑）

汇编后的.o文件是纯二进制文件。因为.o中放的是纯二进制的机器指令，所以我们打开后看不懂。
ASCII的源码被汇编为能被CPU执行的机器指令，.o文件中放的就是机器指令。但是.o文件还无法运行，需要链接后才能运行。

第四步：链接

链接是将所有的.o文件和库（动态库、静态库）链接在一起，得到可以运行的可执行文件（Windows的.exe文件或Linux的.out文件）等。它的工作就是把一些指令对其他符号地址的引用加以修正。链接过程主要包括了地址和空间分配、符号决议和重定向。）

static变量或者函数表示在link到它实际的定义时，linker不会在这个编译单元.obj外面找它的定义。我们来看另一个cpp文件（也就是另一个编译单元），这儿是main函数的cpp文件。我们创建一个跟前面静态变量名字一样的全局变量并赋值为10，然后输出它。

发现没有任何问题。

2、没使用static导致变量的重复定义

当我们把static.cpp文件里的static去掉。编译运行发现有一个重复定义的变量，如下图：

可以看到在linking阶段有个link错误。因为s_Variable已经在另一个编译单元里定义了，所以两个全局变量的名字不能一样。

3、如何使用另外cpp文件中的变量-extern

一种解决办法是把这个变成另一个的引用，就是把赋值去掉再加上extern关键字如下图：

加上extern关键字，它就会在另外的编译单元里找s_Variable的定义，这被称为external linkage或者external linking，这样运行代码就正常了。因为他是static.cpp文件中变量的引用。

但是加入我在变量声明前面加上static，那外部就找不到了，如下图：

这有点像在class里面声明私有（private）成员，其他的编译单元不能访问s_Variable。

linker在全局作用域下找不到它，所以就出现了上面的无法解析的外部符号，也就是因为linker在任何地方都找不到s_Variable的定义，因为我们把这个变量标记成了“私有”的。

4、函数和变量情况是一样的

和之前一样，我们来声明一个函数。

main里面也声明了个有同样签名、没有返回值的函数。

调试就会发现，多了一个错误，在链接阶段就出现错误重复定义。如下图：