static的作用，在面向对象和面向过程中的应用

 在C语言中，static的字面意思很容易把我们导入歧途，其实它的作用有三条。

（1）先来介绍它的第一条也是最重要的一条：隐藏。

当我们同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。为理解这句话，我举例来说明。我们要同时编译两个源文件，一个是a.c，另一个是main.c。

下面是a.c的内容

char a = 'A'; // global variable
void msg()
{
     printf("Hello\n");
}

下面是main.c的内容

int main(void)
{   
    extern char a;    // extern variable must be declared before use
     printf("%c ", a);
     (void)msg();
    return 0;
}

程序的运行结果是：

A Hello

你可能会问：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，而对于变量，static还有下面两个作用。（2）static的第二个作用是保持变量内容的持久。存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，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static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。虽然这种用法不常见，但我还是举一个例子。

#include <stdio.h>
int fun(void){
    static int count = 10;    // 事实上此赋值语句从来没有执行过
    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;
}

程序的运行结果是：

global        local static
1               10
2               9
3               8
4               7
5               6
6               5
7               4
8               3
9               2
10             1

（3）static的第三个作用是默认初始化为0。其实全局变量也具备这一属性，因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区，内存中所有的字节默认值都是0x00，某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵，我们可以一个一个地把所有元素都置0，然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的，就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用，但又觉得每次在字符数组末尾加’\0’太麻烦。如果把字符串定义成静态的，就省去了这个麻烦，因为那里本来就是’\0’。不妨做个小实验验证一下。

#include <stdio.h>
int a;
int main(void)
{
    int i;
    static char str[10];
     printf("integer: %d;   string: (begin)%s(end)", a, str);
    return 0;
}

程序的运行结果如下

integer: 0; string: (begin)(end)

最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏，其次因为static变量存放在静态存储区，所以它具备持久性和默认值0。

另外：

一、c程序存储空间布局

　　C程序一直由下列部分组成：

　　1）正文段——CPU执行的机器指令部分；一个程序只有一个副本；只读，防止程序由于意外事故而修改自身指令；

　　2）初始化数据段（数据段）——在程序中所有赋了初值的全局变量，存放在这里。

　　3）非初始化数据段（bss段）——在程序中没有初始化的全局变量；内核将此段初始化为0。

4）栈——增长方向：自顶向下增长；自动变量以及每次函数调用时所需要保存的信息（返回地址；环境信息）。

　　5）堆——动态存储分。

|-----------|
| |
|-----------|
| 栈 |
|-----------|
| | |
| |/ |
| |
| |
| /| |
| | |
|-----------|
| 堆 |
|-----------|
| 未初始化 |
|-----------|
| 初始化 |
|-----------|
| 正文段 |
|-----------|

　　二、 面向过程程序设计中的static

　　1. 全局静态变量

　　在全局变量之前加上关键字static，全局变量就被定义成为一个全局静态变量。

　　1）内存中的位置：静态存储区（静态存储区在整个程序运行期间都存在）

　　2）初始化：未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0（自动对象的值是任意的，除非他被显示初始化）

　　3）作用域：全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的。准确地讲从定义之处开始到文件结尾。

　　定义全局静态变量的好处：

　　<1>不会被其他文件所访问，修改

　　<2>其他文件中可以使用相同名字的变量，不会发生**。

　　2. 局部静态变量

　　在局部变量之前加上关键字static，局部变量就被定义成为一个局部静态变量。

　　1）内存中的位置：静态存储区

　　2）初始化：未经初始化的全局静态变量会被程序自动初始化为0（自动对象的值是任意的，除非他被显示初始化）

　　3）作用域：作用域仍为局部作用域，当定义它的函数或者语句块结束的时候，作用域随之结束。

　　注：当static用来修饰局部变量的时候，它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。但是局部静态变量在离开作用域之后，并没有被销毁，而是仍然驻留在内存当中，直到程序结束，只不过我们不能再对他进行访问。

　　当static用来修饰全局变量的时候，它就改变了全局变量的作用域（在声明他的文件之外是不可见的），但是没有改变它的存放位置，还是在静态存储区中。

　　3. 静态函数

　　在函数的返回类型前加上关键字static，函数就被定义成为静态函数。

　　函数的定义和声明默认情况下是extern的，但静态函数只是在声明他的文件当中可见，不能被其他文件所用。

　　定义静态函数的好处：

　　<1> 其他文件中可以定义相同名字的函数，不会发生**

　　<2> 静态函数不能被其他文件所用。

存储说明符auto，register，extern，static，对应两种存储期：自动存储期和静态存储期。

　　auto和register对应自动存储期。具有自动存储期的变量在进入声明该变量的程序块时被建立，它在该程序块活动时存在，退出该程序块时撤销。

　　关键字extern和static用来说明具有静态存储期的变量和函数。用static声明的局部变量具有静态存储持续期（static storage duration），或静态范围（static extent）。虽然他的值在函数调用之间保持有效，但是其名字的可视性仍限制在其局部域内。静态局部对象在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化。

　　扩展分析:

　　术语static有着不寻常的历史.起初，在C中引入关键字static是为了表示退出一个块后仍然存在的局部变量。随后，static C中有了第二种含义：用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。为了避免引入新的关键字，所以仍使用static关键字来表示这第二种含义。最后，

　　C++重用了这个关键字，并赋予它与前面不同的第三种含义：表示属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数(与Java中此关键字的含义相同)。

C语言程序可以看成由一系列外部对象构成，这些外部对象可能是变量或函数。而内部变量是指定义在函数内部的函数参数及变量。外部变量定义在函数之外，因此可以在许多函数中使用。由于C语言不允许在一个函数中定义其它函数，因此函数本身只能是“外部的”。
       由于C语言代码是以文件为单位来组织的，在一个源程序所有源文件中，一个外部变量或函数只能在某个文件中定义一次，而其它文件可以通过extern声明来访问它（定义外部变量或函数的源文件中也可以包含对该外部变量的extern声明）。
       而static则可以限定变量或函数为静态存储。如果用static限定外部变量与函数，则可以将该对象的作用域限定为被编译源文件的剩余部分。通过 static限定外部对象，可以达到隐藏外部对象的目的。因而，static限定的变量或函数不会和同一程序中其它文件中同名的相冲突。如果用 static限定内部变量，则该变量从程序一开始就拥有内存，不会随其所在函数的调用和退出而分配和消失。
   C语言中使用静态函数的好处：

   1.        静态函数会被自动分配在一个一直使用的存储区，直到退出应用程序实例，避免了调用函数时压栈出栈，速度快很多。
   2.        关键字“static”，译成中文就是“静态的”，所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指对函数的作用域仅局限于本文件。 使用内部函数的好处是：不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名，因为同名也没有关系。

    c语言中static的语义
    1.static变量:
    1).局部
    a.静态局部变量在函数内定义,生存期为整个源程序，但作用域与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。
    b.对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值，则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值，则其值是不定的。
    2).全局
    全局变量本身就是静态存储方式， 静态全局变量当然也是静态存储方式。但是他们的作用域，非静态全局 变量的作用域是整个源程序（多个源文件可以共同使用）； 而静态全局变量则限制了其作用域， 即只在定义该变量的源文件内有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。
    2.static函数（也叫内部函数）
    只能被本文件中的函数调用，而不能被同一程序其它文件中的函数调用。区别于一般的非静态函数（外部函数）
         static在c里面可以用来修饰变量，也可以用来修饰函数。
             先看用来修饰变量的时候。变量在c里面可分为存在全局数据区、栈和堆里。其实我们平时所说的堆栈是栈而不包含对，不要弄混。
            int a ;
            main()
            {
                 int b ;
                 int c* = (int *)malloc(sizeof(int));
            }
            a是全局变量，b是栈变量，c是堆变量。
            static对全局变量的修饰，可以认为是限制了只能是本文件引用此变量。有的程序是由好多.c文件构成。彼此可以互相引用变量，但加入static修饰之后，只能被本文件中函数引用此变量。
            static对栈变量的修饰，可以认为栈变量的生命周期延长到程序执行结束时。一般来说，栈变量的生命周期由OS管理，在退栈的过程中，栈变量的生命也就结束了。但加入static修饰之后，变量已经不在存储在栈中，而是和全局变量一起存储。同时，离开定义它的函数后不能使用，但如再次调用定义它的函数时，它又可继续使用， 而且保存了前次被调用后留下的值。
           static对函数的修饰与对全局变量的修饰相似，只能被本文件中的函数调用，而不能被同一程序其它文件中的函数调用。
          static 声明的变量在C语言中有两方面的特征：
    　　1)、变量会被放在程序的全局存储区中，这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是它与堆栈变量和堆变量的区别。
    　　2)、变量用static告知编译器，自己仅仅在变量的作用范围内可见。这一点是它与全局变量的区别。