static extern volatile用法

本文深入解析C语言中的static和extern关键字,探讨它们在变量和函数声明中的作用,包括变量隐藏、持久性保持、默认初始化及跨文件引用。同时,简述了volatile关键字在多线程环境下的应用。

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先学习下关键字“static”用法

1: “static”第一个作用,也是它最重要的重要 隐藏

当同时编译多个文件时,所有未加"static"前缀的变量和函数具有全局可见性

例:同时编译 a.c和 main.c

//a.c

char a='A';

void msg()

{

    printf("hello\n");

}

//main.c

int main()

{

    extern a;

    printf("%c",a);

    (void)msg();

    return 0;

}

输出结果是:A Hello

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.

2:static第二个作用是保持变量内容的持久

存储在静态存储区的变量会在程序刚开始运行的时候完成初始化,也是唯一的一次初始化,共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和用static声明的变量,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。

PS:如果作为static局部变量在函数内定义,它的生存期为整个程序源,但是其作用域仍与自动变量相同,只能在定义该变量的函数内部使用,退出该函数,尽管变量还存在,但不能使用它。

#include"stdio.h"

int fun()

{

    static int count =10;   //在第一次进入该函数时,变量count被初始化为10,以后每次进入该函数都不会被初始化,

                                      //仅进行自减1的操作,
   return count--;
}

int count 1;

int main(void)

{

    printf("global\t\tlocal static\n");

    for(; count <= 10; ++count)

          printf("%d\t\t%d\n", count, fun());

    return 0;

}

global  local static

1 10

2 9

3 8

4 7

5 6

6 5

7 4

8 3

9 2

10 1

---基于以上两点可以得出一个结论:把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域, 限制了它的使用范围。因此static 这个说明符在不同的地方所起的作用是不同的。

3.static的第三个作用是默认初始化为0(static变量)

4.static的第四个作用:C++中的类成员声明static(有些地方与以上作用重叠)

再学习下关键字“extern”用法

extern可以置于变量或者函数前,以标示变量或者函数的定义在别的文件中,提示编译器在遇到此变量时需到其它模块中寻找定义。

如果函数的声明中带有extern,说明这个函数定义在其他文件中,这样的好处是可以取代include”*.h”,在一些复杂的项目中这样使用比较方便

再学习下关键字“volatile用法

volatile int i = 10;

int k = i;

这段代码如果没有加上volatile,它的执行过程是 i = 10, 10 ->reg寄存器,k = reg值,就是说,k=i实际上是从寄存器里读出来的。这样快捷高效,当然并不是每次都这样,因为寄存器有限。如果在10->reg寄存器的时候,i存储的内存变化了,也就是别的线程修改了i的值,k=i仍然会按照i=10来执行

加上volatile后,执行过程是 i = 10, k = *(int *)(&i); 它会从i的内存地址上去读,当然值会非常准确,但是效率会比从寄存器中读要慢很多。

 

 

 

 

 

 

 

<think>好的,我现在需要回答用户关于C/C++中extern、global和volatile关键字的作用及用法的问题。首先,我得回忆一下这些关键字的定义和常见用途。 首先,extern关键字。根据用户提供的引用内容,比如引用[1]和引用[2],extern主要用于声明变量或函数是在其他文件中定义的。这样可以在多个文件之间共享全局变量或函数。例如,在main.c中通过extern int s_a;来引用另一个文件中定义的静态变量,但这里可能有个问题,因为static变量本来就不能被extern访问,可能需要通过函数接口来获取,如引用[2]中的例子。这说明extern的作用是扩展变量或函数的链接属性,使得它们可以在不同文件中使用。 接下来是global。这里可能需要澄清,C/C++中并没有global这个关键字。用户可能指的是全局变量,也就是在函数外部定义的变量,其作用域是整个程序。全局变量默认具有外部链接性,但如果在定义加上static,则其链接性变为内部,仅当前文件可见。这点需要解释清楚,避免混淆。 然后是volatile关键字,根据引用[3]和引用[4],volatile告诉编译器不要优化该变量,因为它可能会被程序以外的因素改变,比如硬件寄存器或多线程环境中的共享变量。如果不使用volatile,编译器可能会优化掉某些看似冗余的读写操作,导致程序出错。例如,嵌入式系统中的硬件寄存器访问必须用volatile来确保每次访问都从内存中读取,而不是使用寄存器中的缓存值。 接下来需要整理结构,分点解释每个关键字的作用和用法,并给出示例。同要注意用户提供的引用中的例子,正确引用相关内容。比如在extern部分,引用[1]中的例子说明如何在多个文件中使用extern声明变量和函数,而引用[2]展示了如何通过函数访问static变量,这可能与extern结合使用。在volatile部分,引用[3]详细说明了其防止优化的作用,特别是在嵌入式系统中的重要性。 另外要注意用户提到的LaTeX格式,行内数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,但这个问题可能不涉及太多数学公式,所以可能不需要使用。但如果有相关的内容,比如解释某些概念涉及数学表达式,要正确应用格式。 生成的相关问题需要与主题相关,比如extern的应用场景,全局变量volatile的区别,volatile的使用机等,参考用户提供的示例问题结构。 最后,确保回答结构清晰,分点说明每个关键字的作用、用法和示例,并在适当的位置添加引用标记。例如,在解释extern引用[1]和[2],在volatile部分引用[3]和[4]。</think>### C/C++中extern、global和volatile关键字的作用及用法 #### 1. `extern`关键字 **作用**: `extern`用于声明变量或函数在*其他文件*中定义,实现跨文件的全局变量或函数共享。它扩展了变量/函数的链接属性,使其在多个文件间可见[^1]。 **用法**: - **声明全局变量**:在头文件或当前文件中声明外部变量。 ```c // file1.c int globalVar = 42; // 定义全局变量 // file2.c extern int globalVar; // 声明外部变量 ``` - **声明函数**:在头文件中声明外部函数(通常省略`extern`)。 ```c // functions.h extern void display(); // 声明外部函数 // main.c #include "functions.h" ``` **注意事项**: - 若全局变量在定义用`static`修饰(如引用[2]中的`static int s_a`),则无法通过`extern`直接访问,需通过函数接口获取。 - 函数默认具有外部链接性,因此`extern`可省略。 --- #### 2. 全局变量(Global Variables) **作用**: 在函数外部定义的变量,作用域为整个程序。默认具有*外部链接性*(其他文件可通过`extern`访问),若用`static`修饰则变为*内部链接性*(仅当前文件可见)。 **用法**: ```c // global.c int globalVar = 10; // 外部链接性,其他文件可访问 static int localVar = 20; // 内部链接性,仅当前文件可见 ``` **问题与风险**: - 多文件共享可能引发命名冲突。 - 多线程环境下需通过锁或原子操作保证线程安全。 --- #### 3. `volatile`关键字 **作用**: 禁止编译器对变量进行优化,强制每次访问都从内存中读取/写入。适用于以下场景[^3][^4]: - 硬件寄存器访问(如嵌入式系统)。 - 多线程共享变量。 - 被信号处理函数修改的变量。 **用法**: ```c volatile int sensorValue; // 声明易变变量 // 示例:嵌入式系统中的寄存器读取 #define ADC_REG (*(volatile uint16_t*)0x40002000) uint16_t readSensor() { return ADC_REG; // 每次读取都直接从地址0x40002000获取 } ``` **注意事项**: - `volatile`不保证原子性,多线程中仍需同步机制(如互斥锁)。 - 与`const`结合可声明“只读但可能被外部修改”的变量: ```c volatile const uint32_t* systemTimer = (uint32_t*)0x1000; ``` --- ### 对比总结 | 关键字 | 作用场景 | 示例 | |----------|--------------------------|-------------------------------| | `extern` | 跨文件共享变量/函数 | `extern int globalVar;` | | 全局变量 | 程序级数据共享 | `int globalVar = 10;` | | `volatile` | 防止编译器优化 | `volatile int sensorData;` | ---
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