条件变量意义及使用规则

引入条件变量的意义,文章参见: http://www.blogjava.net/fhtdy2004/archive/2009/07/05/285519.html

ACE 条件变量核心伪代码:(版本:ACE-6.0.6)

cond_wait(Mutex &externalMutex)
 {
   lock(this.cv.waiterLock)
   ++cv.waiters_;  
   unlock(this.cv.waiterLock);
  
   unlock(externalMutex);//这样,post才会有机会去改变条件变量
  
   this.cv.sem.wait();//等待信号量 WaitForSingleObject
 
   lock(externalMutex);
   return ;
 }
 cond_tryTimeWait(Mutex &externalMutex);
 cond_post()
 {
  lock(this.cv.waiterLock);
  const bool haveWaiter = this.cv.waiters_>0?true:false;
  unlock(this.cv.waiterLock);
  
  if(haveWaiter )
     this.cv.sem.post(); //发送信号量 ReleaseSemaphore
   
  return ;
 }

 

条件变量的使用:

    Condition c;

线程一:

     lock(externalMutex);

     c.wait(externalMutex); //内部会执行 unlock(externalMutex), 并等待另一个线程发送条件通知。等待成功后,最后退出时执行lock(externalMutex);

     dosomething;//等待成功后执行具体工作。

     unlock(externalMutex);

线程二:

     lock(externalMutex);

     c.post(); //如果满足条件就发送消息,通知等待的线程

     dosomething;//等待成功后执行具体工作。

     unlock(externalMutex);

 

 

<think>首先,用户的问题是关于在函数内部使用`static`关键字修饰变量的意义和作用。我需要基于提供的引用内容来回答,这些引用来自不同的来源。 回顾引用内容: - 引用[1]:讨论C语言中`static`修饰变量和函数,导致链接错误,说明作用域改变。 - 引用[2]:C++中`static`修饰变量,隐藏外部变量,初始化区别。 - 引用[3]:Java中`static`修饰变量,表示共享属性,多个对象共享。 - 引用[4]:Java中`static`修饰变量的加载和初始化,如默认值为0。 - 引用[5]:C语言中`static`修饰函数内部变量,示例显示变量持久化。 用户的问题是针对函数内部使用`static`修饰变量的情况。引用[5]直接相关:在C语言中,`static`修饰函数内部的变量,使其在函数调用之间保持值。 关键点: - 在函数内部,`static`修饰的变量是静态局部变量。 - 作用:变量在程序的整个生命周期中存在,但只在函数的作用域内可见。 - 初始化:只在第一次函数调用时初始化一次,后续调用保持其值。 - 意义:用于保存状态跨函数调用,而不使用全局变量。 现在,构建回答: 1. **结构清晰**:逐步解释作用、意义、初始化、优势、示例。 2. **使用中文**:整个回答必须用中文。 3. **引用格式**:在回答中引用段落末尾添加引用标识,如[^1]。 4. **数学表达式**:如果涉及数学,如计数或概率,使用`$...$`或`$$...$$`。但用户问题不直接涉及数学,所以可能不需要。 5. **生成相关问题**:在回答后添加相关问题部分。 6. **参考引用**:引用[5]直接相关,其他引用也提供上下文。 回答大纲: - 介绍`static`在函数内部修饰变量的作用:创建静态局部变量。 - 解释意义:变量在函数调用之间持久化,但作用域局限于函数。 - 初始化:只在第一次调用时初始化。 - 优势:避免全局变量的污染,提供封装。 - 示例:引用[5]的代码示例,并解释。 - 引用标识:在相关部分添加。 最后,添加相关问题。 完整回答结构: 1. **解释作用**:描述静态局部变量的行为。 2. **意义**:为什么使用它。 3. **初始化过程**:如何初始化。 4. **示例**:展示代码。 5. **总结**:关键点。 6. **相关问题**:生成3个相关问题。</think>### 函数内部使用`static`关键字修饰变量的意义和作用 在编程中,`static`关键字用于修饰函数内部的变量时,会创建一种称为“静态局部变量”的特殊变量类型。这种变量在程序的整个生命周期中存在,但只在定义它的函数作用域内可见。以下我将逐步解释其作用、意义、初始化过程、优势以及相关示例,帮助您全面理解。回答基于C/C++和Java等语言的通用原理(具体行为可能因语言而异),并参考了提供的引用内容。 #### 1. **作用:持久化变量值,但作用域受限** - 当`static`修饰函数内部的变量时,该变量不再是普通的局部变量(在函数调用时创建,函数结束时销毁)。相反,它只在**第一次函数调用时初始化一次**,并在后续调用中保持其值不变。这意味着变量在函数调用之间“记住”了状态。 - 同时,作用域严格限制在函数内部,外部代码无法直接访问,这提供了良好的封装性,避免了全局变量可能引起的命名冲突或意外修改[^5]。 - 例如,在C语言中,`static int a = 1;` 在函数内部定义后,`a`的值会跨函数调用持续存在,但只能在该函数内使用。 #### 2. **意义:实现状态持久化与封装** - **状态持久化**:静态局部变量允许函数在多次调用中共享和更新数据,而无需依赖全局变量。这在需要计数器、缓存或状态机等场景中非常有用。例如,在日志函数中记录调用次数,或在递归函数中保存中间结果。 - **封装性**:由于变量作用域局限于函数,它不会污染全局命名空间,减少了程序中的耦合度和错误风险。这符合模块化编程原则,使代码更安全、易维护[^3][^5]。 - **内存管理**:静态局部变量在程序启动时分配内存(在静态存储区),直到程序结束才释放。这与堆或栈上的变量不同,避免了频繁的内存分配开销,但可能增加内存占用[^4][^5]。 #### 3. **初始化过程:一次初始化,多次重用** - **初始化时机**:静态局部变量只在第一次函数调用时初始化一次。后续调用直接使用其当前值,不会重新初始化。 - 例如,在Java中,`public static void test() { static int x = 0; x++; }`,第一次调用`test()`时`x`初始化为0,第二次调用时`x`为1,依此类推[^4]。 - **默认值**:如果未显式初始化,静态变量会被自动赋予默认值(如C/C++中为0,Java中为0或null),这避免了未初始化错误[^4]。 - **初始化方式**:初始化可以用字面常量(如`static int x = 10;`)或变量,但注意在C/C++中,用变量初始化可能导致编译时错误,因为静态变量初始化要求值在编译期确定[^2]。 #### 4. **示例代码和解释** 以下是一个C语言示例(基于引用[5]),展示静态局部变量的行为: ```c #include <stdio.h> void test() { static int a = 1; // static修饰,a是静态局部变量 a++; printf("%d, ", a); } int main() { int i = 10; while (i--) { test(); // 多次调用test函数 } return 0; } ``` - **输出**:`2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,` - **解释**:变量`a`在第一次调用`test()`时初始化为1。每次调用`test()`时,`a`自增并打印。由于`static`修饰,`a`的值在调用间持续累积,而不是每次重置为1。这演示了状态持久化的作用[^5]。 #### 5. **优势与注意事项** - **优势**: - **减少全局变量使用**:避免全局作用域的污染,提高代码可读性和安全性。 - **高效状态管理**:适用于需要跨调用保存状态的场景,如计数器或缓存。 - **注意事项**: - **线程安全**:在多线程环境中,静态局部变量可能引发竞争条件,需配合锁机制使用。 - **内存占用**:变量在程序整个生命周期存在,可能导致内存浪费,需谨慎使用。 - **语言差异**:在C/C++中,`static`还用于文件作用域变量或函数;在Java中,`static`修饰类成员(变量或方法),但函数内部不支持直接`static`(需通过类静态变量模拟)[^3][^4]。 #### 总结 在函数内部使用`static`关键字修饰变量,核心意义在于**创建持久化但作用域受限的变量**,实现状态记忆和封装。它避免了全局变量的风险,适用于需要保存跨调用状态的场景。但需注意线程安全和内存管理问题。实际应用中,应根据语言特性和需求合理选择[^5]。 ### 相关问题 1. 静态局部变量在多线程环境下的安全性如何保障? 2. 在不同编程语言(如C、Java)中,静态局部变量的初始化规则有哪些差异? 3. 静态局部变量与全局变量相比,有哪些具体的性能优势或劣势?
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