C/C++的关键词static加在函数定义前、全局变量前和函数内的变量前有什么作用?(分别是限制函数和全局变量的作用域在当前文件内和函数调用的整个期间内保留其值而不是每次初始化其值)

昊虹AI笔记

已于 2024-12-15 20:58:24 修改

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分类专栏： C/C++基础文章标签： c语言

于 2024-12-15 11:38:35 首次发布

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提问：类型DispOpr的定义如下：

typedef struct DispOpr {
	char *name;
	int DeviceInit(void);
	int DeviceExit(void);
	char *GetBuffer(int *pXres, int *pYres, int *pBpp);
	int FlushRegion(PRegion ptRegion, char *buffer);
	struct DispOpr *ptNext;
}DispOpr, *PDispOpr;

请问下面的语句中：

static DispOpr g_tFramebufferOpr = {
	.name        = "fb",
	.DeviceInit  = FbDeviceInit,
	.DeviceExit  = FbDeviceExit,
	.GetBuffer   = FbGetBuffer,
	.FlushRegion = FbFlushRegion,
};

在定义前面加上“static”是什么意思？

语句解析

static DispOpr g_tFramebufferOpr = {
    .name        = "fb",
    .DeviceInit  = FbDeviceInit,
    .DeviceExit  = FbDeviceExit,
    .GetBuffer   = FbGetBuffer,
    .FlushRegion = FbFlushRegion,
};

在这里：

g_tFramebufferOpr 是一个名为 g_tFramebufferOpr 的全局变量（静态全局变量）。
static 的作用是限制该变量的作用域仅限当前文件。

`static` 修饰的作用

1. 作用域限制为当前文件

如果没有 static，g_tFramebufferOpr 将是一个全局变量，其他文件可以通过 extern 关键字访问。
加了 static 后，g_tFramebufferOpr 的作用域变为文件内部（也称为 “内部链接”）。其他文件无法访问这个变量，也不能通过 extern 声明来使用它。
这种限制有助于模块化和封装，避免名称冲突。

2. 生命周期为程序运行期间

即使加了 static，g_tFramebufferOpr 的生命周期依然是全局的：它会在程序运行时分配内存，并在程序退出时释放。

为什么要使用 `static`？

避免命名冲突：
- 如果在多个文件中定义了相同名称的全局变量或函数，可能会引发链接冲突。
- 加上 static 后，可以保证变量 g_tFramebufferOpr 的作用域只在当前文件，不会影响其他文件。
隐藏实现细节：
- 如果某个变量只在当前文件中使用，没有必要暴露给外部文件。
- 使用 static 是良好的封装实践。

补充：`static` 的常见使用场景

静态全局变量（如上例）：
```
static int count = 0;
```
限制变量的作用域在当前文件内。

静态局部变量：

void func() {
    static int counter = 0;  // 局部静态变量，保留函数调用间的值
    counter++;
    printf("%d\n", counter);
}

局部变量加上 static 后，变为局部静态变量，其值会在函数调用间保留，而不是每次重新初始化。

静态函数：

static void helper() {
    // 仅在当前文件可用
}

限制函数的作用域为当前文件。

总结

在你的代码中，static DispOpr g_tFramebufferOpr 的 static 限制了 g_tFramebufferOpr 的作用域，使其只能在当前文件中访问，其他文件无法直接访问。这是一种常用的封装手段，用于防止变量的命名冲突并隐藏实现细节。

提问：
C语言编程问题：
在函数定义前加上关键词static是什么意思？
比如下面的代码：

static int FbDeviceExit(void)
{
	munmap(fb_base, screen_size);
	close(fd_fb);
	return 0;
}

答：
在C语言中，函数定义前加上static关键词会对函数的链接属性产生影响，主要表现在以下几点：

1. 函数的作用域限制为当前源文件

如果一个函数被声明为static，那么它的作用域仅限于定义它的源文件。
也就是说，该函数是文件内部私有的，其他源文件无法通过extern声明来引用这个函数。

作用：

避免命名冲突：在大型项目中，不同源文件中可能会有相同名字的函数。如果这些函数都不是static的，那么会导致链接错误或意外行为。而将函数声明为static后，可以确保它只在当前源文件中可见，不会影响其他文件。
提升模块化：可以使函数成为模块内部实现的一个部分，而不暴露给外部。

2. 示例分析

假设以下是代码的文件结构：

// file1.c
static int FbDeviceExit(void)
{
    // 关闭帧缓冲设备的逻辑
    return 0;
}

// file2.c
extern int FbDeviceExit(void); // 错误：无法找到定义

在file2.c中尝试使用extern声明FbDeviceExit是无效的，因为FbDeviceExit函数在file1.c中被声明为static，对file2.c是不可见的。

3. 与非`static`函数的区别

如果没有static修饰，函数默认为全局函数（external linkage），可以被其他源文件通过extern声明使用。
如果加上static，函数就变成了具有内部链接属性（internal linkage）。

4. 其他使用场景

static在C语言中除了修饰函数，还可以修饰变量：

修饰全局变量：限制全局变量的作用域，仅限于定义它的源文件。
修饰局部变量：使局部变量在函数调用之间保持值不变（即拥有静态存储周期）。

static int counter = 0; // 文件内的全局静态变量
void incrementCounter() {
    static int localCounter = 0; // 局部静态变量
    localCounter++;
    counter++;
}

5. 总结

在你的代码中：

static int FbDeviceExit(void)
{
    munmap(fb_base, screen_size);
    close(fd_fb);
    return 0;
}

FbDeviceExit是一个文件内部私有的函数，用于释放帧缓冲设备的资源，其他源文件无法直接调用该函数。
通过将其声明为static，有效地保护了代码的封装性，避免了外部的误调用和命名冲突。