static关键字

前言

在 C 语言中，static 关键字不仅可以用来修饰变量，还可以用来修饰函数。使用 static 关键字修饰的变量称为静态变量。

静态变量的存储方式与全局变量一样，都是静态存储方式。需要特别说明的是，静态变量属于静态存储方式，属于静态存储方式的变量却不一定就是静态变量。
例如，全局变量虽然属于静态存储方式，但并不是静态变量，它必须由 static 加以定义后才能成为静态全局变量。

静态变量作用：

1、隐藏与隔离

上面已经阐述过，全局变量虽然属于静态存储方式，但并不是静态变量。全局变量的作用域是整个源程序，当一个源程序由多个源文件组成时，全局变量在各个源文件中都是有效的。

如果希望全局变量仅限于在本源文件中使用，在其他源文件中不能引用，也就是说限制其作用域只在定义该变量的源文件内有效，而在同一源程序的其他源文件中不能使用。这时，就可以通过在全局变量之前加上关键字 static 来实现，使全局变量被定义成为一个静态全局变量。这样就可以避免在其他源文件中引起的错误。也就起到了对其他源文件进行隐藏与隔离错误的作用，有利于模块化程序设计。

2、保持变量内容的持久性

有时候，我们希望函数中局部变量的值在函数调用结束之后不会消失，而仍然保留其原值。即它所占用的存储单元不释放，在下一次调用该函数时，其局部变量的值仍然存在，也就是上一次函数调用结束时的值。此时，可以将该局部变量用关键字 static 声明为“静态局部变量”。

当局部变量被声明为静态局部变量的时候，也就改变了局部变量的存储位置，从原来的栈中存放改为静态存储区存放。这让它看起来很像全局变量，其实静态局部变量与全局变量的主要区别就在于可见性，静态局部变量只在其被声明的代码块中是可见的。

对某些必须在调用之间保持局部变量的值的子程序而言，静态局部变量是特别重要的。如果没有静态局部变量，则必须在这类函数中使用全局变量，由此也就打开了引入副作用的大门。使用静态局部变量最好的示例就是实现统计次数的功能，如下：

void count()
{
    static num = 0; //声明一个静态局部变量
    num++;
    printf("%d ", num);
}

int main()
{
    int i=0;
    for (i = 0;i < 5;i++)
    {
            count();
    }
    return 0;
}

打印结果为：1 2 3 4 5

上述代码中，如果没有将num定义为静态变量，打印结果为1 1 1 1 1
通过上面的示例，我们可以得出静态局部变量一般的使用场景：

• 需要保留函数上一次调用结束时的值。
• 如果初始化后，变量只会被引用而不会改变其值，则这时用静态局部变量比较方便，以免每次调用时重新赋值。

static修饰变量

1、 局部变量
普通局部变量是再熟悉不过的变量了，在任何一个函数内部定义的变量（不加static修饰符）都属于这个范畴。编译器一般不对普通局部变量进行初始化，也就是说它的值在初始时是不确定的，除非对其显式赋值。

普通局部变量存储于进程栈空间，使用完毕会立即释放。

静态局部变量使用static修饰符定义，即使在声明时未赋初值，编译器也会把它初始化为0。且静态局部变量存储于进程的全局数据区，即使函数返回，它的值也会保持不变。

变量在全局数据区分配内存空间；编译器自动对其初始化
其作用域为局部作用域，当定义它的函数结束时，其作用域随之结束

#include <stdio.h>

void func(void)
{
	int n = 10;
	printf("n=%d\n", n);

	n++;
	printf("n++=%d\n", n);
}

void func_static(void)
{
	static int n = 10;
	printf("static n=%d\n", n);

	n++;
	printf("n++=%d\n", n);
}

int main()
{
	func();
	func_static();
	printf("--------------------\n");

	func();
	func_static();

	return 0;
}

运行结果如下：

可见：

静态局部变量的效果跟全局变量有一拼，但是它位于函数体内部，有利于程序的模块化

2、全局变量
全局变量定义在函数体外部，在全局数据区分配存储空间，且编译器会自动对其初始化。

普通全局变量对整个工程可见，其他文件可以使用extern外部声明后直接使用。也就是说其他文件不能再定义一个与其相同名字的变量了（否则编译器会认为它们是同一个变量）。

静态全局变量仅对当前文件可见，其他文件不可访问，其他文件可以定义与其同名的变量，两者互不影响。

在定义不需要与其他文件共享的全局变量时，加上static关键字能够有效地降低程序模块之间的耦合，避免不同文件同名变量的冲突，且不会误使用。

static修饰函数

函数的使用方式与全局变量类似，在函数的返回类型前加上static，就是静态函数。其特性如下：

• 静态函数只能在声明它的文件中可见，其他文件不能引用该函数
• 不同的文件可以使用相同名字的静态函数，互不影响
• 非静态函数可以在另一个文件中直接引用，甚至不必使用extern声明

下面两个文件的例子说明使用static声明的函数不能被另一个文件引用：

/* file1.c */
#include <stdio.h>

static void fun(void)
{
    printf("hello from fun.\n");
}

int main(void)
{
    fun();
    fun1();

    return 0;
}

/* file2.c */
#include <stdio.h>

static void fun1(void)
{
    printf("hello from static fun1.\n");
}

使用 VS2017 编译时，错误报告如下：

修改文件，不使用static修饰符，可在另一文件中引用该函数：

/* file1.c */
#include <stdio.h>

void fun(void)
{
    printf("hello from fun.\n");
}

/* file2.c */
int main(void)
{
    fun();

    return 0;
}

同样使用 VS2017 编译，编译通过。

C++中的static

1、静态数据成员
在类内数据成员的声明前加上static关键字，该数据成员就是类内的静态数据成员。其特点如下：

• 静态数据成员存储在全局数据区，静态数据成员在定义时分配存储空间，所以不能在类声明中定义
• 静态数据成员是类的成员，无论定义了多少个类的对象，静态数据成员的拷贝只有一个，且对该类的所有对象可见。也就是说任一对象都可以对静态数据成员进行操作。而对于非静态数据成员，每个对象都有自己的一份拷贝。
• 由于上面的原因，静态数据成员不属于任何对象，在没有类的实例时其作用域就可见，在没有任何对象时，就可以进行操作
• 和普通数据成员一样，静态数据成员也遵从public, protected, private访问规则
• 静态数据成员的初始化格式：<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>
• 类的静态数据成员有两种访问方式：<类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名>

同全局变量相比，使用静态数据成员有两个优势：

• 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间，因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性
• 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能

2、静态成员函数

与静态数据成员类似，静态成员函数属于整个类，而不是某一个对象，其特性如下：

• 静态成员函数没有this指针，它无法访问属于类对象的非静态数据成员，也无法访问非静态成员函数，它只能调用其余的静态成员函数
• 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static
• 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员