结构体初始化前面的点的意义

本文介绍了C99标准中的指定初始化(designated initializer)概念及其在Linux内核代码中的应用。通过实例展示了如何灵活地对结构体成员进行初始化,无论成员在结构体中的顺序如何。

http://blog.youkuaiyun.com/zhsxcn/article/details/2125211

在阅读GNU/Linux内核代码时,我们会遇到一种特殊的结构初始化方式。该方式是某些C教材(如谭二版、K&R二版)中没有介绍过的。这种方式称为指定初始化(designated initializer)。下面我们看一个例子,Linux-2.6.x/drivers/usb/storage/usb.c中有这样一个结构体初始化项目:
static struct usb_driver usb_storage_driver = {
       .owner = THIS_MODULE,
       .name = "usb-storage",
       .probe = storage_probe,
       .disconnect = storage_disconnect,
       .id_table = storage_usb_ids,
};
    乍一看,这与我们之前学过的结构体初始化差距甚远。其实这就是前面所说的指定初始化在Linux设备驱动程序中的一个应用,它源自ISO C99标准。以下我摘录了C Primer Plus第五版中相关章节的内容,从而就可以很好的理解2.6版内核采用这种方式的优势就在于由此初始化不必严格按照定义时的顺序。这带来了极大的灵活性,其更大的益处还有待大家在开发中结合自身的应用慢慢体会。
    已知一个结构,定义如下
struct book {
    char title[MAXTITL];
    char author[MAXAUTL];
    float value;
};
    C99支持结构的指定初始化项目,其语法与数组的指定初始化项目近似。只是,结构的指定初始化项目使用点运算符和成员名(而不是方括号和索引值)来标识具体的元素。例如,只初始化book结构的成员value,可以这样做:
    struct book surprise = { .value = 10.99 };
    可以按照任意的顺序使用指定初始化项目:
    struct book gift = { .value = 25.99,
                                    .author = "James Broadfool",
                                    .title = "Rue for the Toad"};
    正像数组一样,跟在一个指定初始化项目之后的常规初始化项目为跟在指定成员后的成员提供了初始值。另外,对特定成员的最后一次赋值是它实际获得的值。例如,考虑下列声明:
    struct book gift = { .value = 18.90,
                                    .author = "Philionna pestle",
                                    0.25};
    这将把值0.25赋给成员value,因为它在结构声明中紧跟在author成员之后。新的值0.25代替了早先的赋值18.90。
    有关designated initializer的进一步信息可以参考c99标准的6.7.8节Ininialization

<think>我们正在讨论的是在C/C++中,结构体定义前面使用static修饰符的作用和意义。 注意:在C/C++中,static关键字有多种用法,但用在结构体定义前面(即修饰结构体类型本身)的情况并不常见。实际上,在C语言中,static不能直接修饰结构体定义(即类型定义),因为类型定义本身没有存储类别的概念。在C++中,static也不能直接修饰结构体或类的定义。 然而,根据引用[2]和引用[4][^2][^4]的内容,我们知道static可以修饰结构体内部的成员变量(或成员函数)。所以,用户的问题可能是指结构体内部的静态成员,或者是结构体作为局部类型定义时使用static(在C++中允许在函数内部定义局部结构体,此时可以使用static修饰该结构体,但这种情况非常罕见)。 但是,根据引用[4][^4]提到:“C++的类和结构体都是允许存在静态变量的,但是必须在类外或者结构体外进行初始化。” 所以,这里我们首先明确:在结构体内部,可以用static修饰成员变量,使其成为静态成员变量。 那么,用户的问题“结构体前面使用static修饰符”可能是指: 1. 在函数内部定义结构体时,使用static修饰该结构体(C++允许,C不允许函数内部定义结构体)。 2. 在文件作用域(全局作用域)定义结构体时,使用static修饰结构体类型(这在C语言中是不允许的,在C++中也是不允许的,因为类型定义没有链接属性)。 因此,我们需要澄清:在全局作用域中,不能使用static修饰结构体定义。但是,在C++中,可以在函数内部定义结构体,并且可以用static修饰该结构体。此时,static的作用是使得该结构体类型具有静态存储期(即该类型只被初始化一次,且在程序运行期间存在),但更重要的是,它使得该结构体类型的作用域被限制在函数内部(即局部于该函数)。 下面我们详细说明: 情况一:在函数内部定义静态结构体类型(C++特性) 在C++中,可以在函数内部定义结构体(或类),并且可以用static修饰这个结构体。但是,实际上,在函数内部定义结构体时,使用static和不使用static的区别并不大,因为函数内部定义的结构体类型本身的作用域就是该函数内部(即局部类型)。然而,使用static修饰函数内部的结构体,会使得该结构体类型具有静态存储期(即它在程序开始时就存在,而不是每次函数调用时重新定义),并且只初始化一次。但是,结构体类型是编译时确定的,所以实际上这个static的作用主要是控制结构体类型对象的构造和析构时机(如果结构体有构造函数和析构函数的话)。然而,由于类型定义本身在编译时就已经确定,所以通常我们不会在函数内部定义结构体时使用static。 实际上,在函数内部定义结构体时,使用static修饰结构体类型是不常见的,而且可能并不是所有编译器都支持。更常见的做法是在结构体内部使用static成员。 情况二:结构体内部的静态成员 这是更常见的情况。在结构体(或类)内部,可以用static修饰成员变量,使其成为静态成员变量。静态成员变量属于整个结构体类型,而不是某个具体的结构体对象。所有对象共享同一个静态成员变量。 例如: ```cpp struct Example { static int count; // 静态成员变量 int id; Example() { id = count++; } }; int Example::count = 0; // 必须在类外初始化(除了const整型静态成员可以在类内初始化) ``` 在这个例子中,count是静态成员变量,它被所有Example对象共享,用于给每个对象分配唯一的id。 总结: 1. 在C/C++中,不能在全局作用域使用static修饰结构体定义(类型定义)。因为类型定义本身没有链接属性,static用于变量和函数,表示内部链接,但类型定义不涉及存储,所以不能用。 2. 在C++中,可以在函数内部定义结构体,并且可以使用static修饰该结构体类型,但这并不常见,且作用有限(主要影响结构体类型对象的构造和析构时机,但通常我们不这样做)。 3. 更常见且重要的是在结构体内部使用static修饰成员变量,使其成为静态成员变量,这样该变量被所有结构体对象共享。 因此,如果用户的问题是指结构体内部的静态成员,那么作用和意义是:创建属于整个结构体类型(而不是某个对象)的成员变量,所有对象共享该变量,常用于计数、共享数据等场景。 引用[5][^5]提到:在类(或结构体)中,static修饰的方法(函数)将不能使用this指针,只能访问静态成员。 所以,我们也可以将static用于结构体的成员函数,使其成为静态成员函数,该函数不依赖于具体对象,可以通过结构体名称直接调用。 示例: ```cpp struct Example { static void printCount() { // 可以访问静态成员count,但不能访问非静态成员id std::cout << count << std::endl; } static int count; int id; }; ``` 因此,针对用户的问题,我们主要回答两种常见用法: 1. 结构体内部的静态成员变量:共享数据。 2. 结构体内部的静态成员函数:不依赖于具体对象的操作。 而结构体定义前面的static(在函数内部)很少使用,且C语言不支持。 注意:在C语言中,结构体内部不能有静态成员(C11之前),但C++可以。引用[4][^4]提到在C++中结构体可以有静态成员,但必须在外部初始化。 因此,对于C语言,结构体前面使用static修饰符(即在全局作用域)是不允许的,而在函数内部定义结构体在C语言中也是不允许的(C语言要求结构体定义在全局作用域或函数外部)。所以,在C语言中,我们不会在结构体定义前使用static。 结论: 在C语言中,没有结构体前使用static的用法(因为不允许)。 在C++中,结构体前使用static只能出现在函数内部,用于定义局部静态结构体类型,但极少使用。 更普遍且重要的是在结构体内部使用static修饰成员变量或成员函数。 所以,我们重介绍结构体内部的静态成员。 回答结构: 1. 首先澄清问题:在全局作用域的结构体定义前使用static是不允许的。 2. 解释在C++中函数内部定义静态结构体类型(不常见)。 3. 重解释结构体内部的静态成员(变量和函数)的作用和意义。 引用说明: 根据引用[2][^2]和引用[4][^4][^5],我们知道static在类(结构体)内部修饰成员变量和成员函数的用法。</think>在C/C++中,**结构体定义前直接使用`static`修饰符是非法的语法**,编译器会报错。但`static`可以用于结构体内部的成员变量或成员函数,其作用和意义如下: --- ### 一、`static`修饰结构体成员变量 当`static`修饰结构体内部的成员变量时,该变量: 1. **不属于任何结构体实例** 静态成员变量独立于所有结构体对象,存储在全局数据区(而非栈或堆)[^4][^5]。 2. **所有实例共享同一内存** 所有结构体对象共享同一个静态成员变量(类似全局变量)[^4][^5]。 3. **必须在类外初始化** 初始化需在结构体外部完成(C++要求)[^4]: ```cpp struct Temp { int a; static int c; // 声明静态成员 }; int Temp::c = 100; // 类外初始化 ``` 4. **不影响结构体大小** `sizeof(Temp)`不包含静态成员大小(因其独立存储)[^4]。 --- ### 二、`static`修饰结构体成员函数 当`static`修饰结构体内部的成员函数时: 1. **无`this`指针** 静态函数不能访问非静态成员(因无`this`指针)[^5]。 2. **只能访问静态成员** 仅能操作结构体中的其他静态成员变量/函数[^5]。 3. **通过结构体名直接调用** 无需创建对象实例即可调用: ```cpp struct MathUtils { static int add(int a, int b) { return a + b; } }; int sum = MathUtils::add(3, 5); // 直接调用 ``` --- ### 三、C与C++的关键区别 | 特性 | C语言 | C++ | |-----------------------|------------|-------------| | 结构体内部静态成员变量 | **不支持** | 支持 | | 结构体内部静态成员函数 | **不支持** | 支持 | | 全局结构体前加`static`| 非法语法 | 非法语法 | > 注:C语言结构体内部不能包含`static`成员[^4],但C++允许(需按上述规则使用)。 --- ### 四、典型应用场景 1. **共享计数器** 所有对象共享同一个计数变量: ```cpp struct Car { static int count; // 统计创建的Car对象数量 Car() { count++; } }; int Car::count = 0; ``` 2. **工具函数集** 提供无需实例化的工具函数: ```cpp struct StringUtils { static bool isEmpty(const char* str) { return str[0] == '\0'; } }; ``` --- ### 五、与其他关键字对比 | 关键字 | 作用域 | 存储期 | 结构体内部适用性 | |------------|----------------|--------------|------------------| | `static` | 结构体/类作用域 | 程序整个生命周期 | 仅成员变量/函数 | | `const` | 对象作用域 | 对象生命周期 | 可修饰成员变量 | | `constexpr`| 编译期常量 | 静态存储期 | C++11起支持 | > 总结:`static`在结构体中的核心作用是创建**独立于对象实例的共享成员**,实现跨对象数据共享或工具函数封装[^2][^4][^5]。 --- ### 相关问题 1. C++中`static`成员函数能否访问私有成员变量? 2. 如何避免静态成员变量在多线程环境下的竞争条件? 3. C++11的`constexpr static`成员变量有何优势? 4. 结构体静态成员与全局变量有何本质区别? 5. 为什么C语言的结构体不支持静态成员?
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