C++关键字“extern”和“static”

一）关键字：extern
1）基本用法：
首先，理解下面一段话的描述：
“单定义规则” one Definition Rule (ODR) 指出：变量只能有一次定义。
C++提供两种变量声明，一种是定义声明（defining declaration）或简称为定义，它给变量分配储存空间；另一种是引用声明（referencing declaration）或简称为声明（declaration）,它不给变量分配储存空间，因为它引用已有的变量，引用声明使用关键字“extern”，且不进行初始化。
// 在文件1中定义全局对象

class MyClass 
{
    // 类的定义
};
MyClass global_obj;

// 在文件2中声明并使用全局对象

extern MyClass global_obj;
int main() 
{
    global_obj.some_member_function();
    return 0;
}

注意：在具体的函数内，局部变量能隐藏同名的全局变量。
2）特殊用法
1，与 C 语言代码的兼容：
当 C++ 代码需要调用 C 语言编写的函数或者使用 C 语言编写的库时，就需要使用extern “C”。因为 C++ 和 C 语言在函数名修饰（name mangling）上有不同的规则。C 语言没有函数名修饰，而 C++ 会对函数名进行修饰，这可能导致在 C++ 中链接 C 语言函数时找不到正确的函数。例如，有一个 C 语言编写的函数int myfunc(int a, int b)在myclib.c文件中，要在 C++ 文件中调用这个函数，在 C++ 文件的头文件或者源文件中需要这样声明：
cpp
extern “C”
{
int myfunc(int a, int b);
}
或者也可以这样写：
cpp
extern “C” int myfunc(int a, int b);
这样就告诉 C++ 编译器，myfunc这个函数应该按照 C 语言的方式进行链接，避免了因函数名修饰不同而导致的链接错误。
2，在 C++ 头文件中的应用：
在编写 C++ 头文件时，如果头文件可能会被 C 语言代码使用，或者头文件中的函数需要在 C 和 C++ 中都能正确链接，通常会使用extern "C"来包裹函数声明。例如：
cpp

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
    int myheaderfunc(int a, int b);
#ifdef __cplusplus
}
#endif

这里__cplusplus是一个预定义的宏，当编译器在编译 C++ 代码时会定义这个宏。通过这种方式，当 C++ 代码包含这个头文件时，函数声明会被extern "C"包裹，按照 C 语言的方式进行链接；当 C 语言代码包含这个头文件时，extern "C"部分会被忽略（因为没有定义__cplusplus宏），函数声明也能正确使用。
二）关键字：static
有两种用法，（可以叫关键字重载），用于局部声明，以支持变量是无连接性的静态变量时，static表示的是存储持续性；用于全局声明时，static表示内部连接性（即不能在其他文件中用关键字“extern”引用声明此变量并使用），而变量已经是静态持续性了。
1）在 C 和 C++ 中变量的存储类型说明符（变量作用域和生命周期）
局部变量：
当static用于局部变量时，它改变了局部变量的存储类型和生命周期。普通的局部变量在函数调用结束后就会销毁，其生命周期仅限于函数执行期间。而static局部变量在函数第一次调用时初始化，并且在函数调用结束后不会销毁，它的生命周期贯穿整个程序的运行时间。例如：
c

#include <stdio.h>
void func() 
{
    static int static_var = 0;
    static_var++;
    printf("%d ", static_var);
}
int main() 
{
    func();
    func();
    func();
    return 0;
}

在这个例子中，static_var是一个static局部变量。每次调用func函数时，static_var的值都会保留，并且自增。程序的输出结果是1 2 3。这里强调一下：static int static_var = 0;语句只在第一次调用时执行一次，后面不再执行。
全局变量：
对于全局变量，static关键字将全局变量的作用域限制在定义它的源文件内。这意味着其他源文件不能访问这个被static修饰的全局变量。例如，在file1.c中有static int global_static_var = 10;，在file2.c中无法访问global_static_var，这样可以避免不同源文件中的同名变量相互干扰，起到了隐藏变量的作用，增强了程序的模块化和信息隐藏性。
2）在 C 和 C++ 中函数的存储类型说明符（函数作用域）
当static用于函数时，它使得函数的作用域仅限于定义它的源文件内，类似于static全局变量的效果。其他源文件不能调用这个被static修饰的函数。例如，在file1.c中有static int static_function(int a) { return a * 2; }，在file2.c中不能调用static_function。这种方式也有助于将函数的使用范围限制在一个源文件内，便于程序的模块化和代码维护，防止外部文件对内部函数的不必要访问。
3）在 C++ 中类的成员变量和成员函数（类相关的特性）
成员变量：
在类中，static成员变量是被类的所有对象共享的。它不属于任何一个对象，而是属于整个类。static成员变量在类定义时声明，但是需要在类外进行定义和初始化（除了某些特殊情况，如const static整型成员变量可以在类内初始化）。例如：
cpp

class MyClass 
{
public:
    static int static_member_var;
    // 其他成员函数和成员变量
};
int MyClass::static_member_var = 0;

这里static_member_var是MyClass类的static成员变量，通过MyClass::static_member_var来访问，可以在任何一个MyClass对象之外访问和修改这个变量，并且所有MyClass对象共享这个变量的值。
成员函数：
static成员函数是属于整个类的，它没有this指针，不能访问非static成员变量和非static成员函数（因为没有this指针来确定对象）。static成员函数主要用于操作static成员变量或者执行与类相关的但不依赖于具体对象的操作。例如：
cpp

class MyClass 
{
public:
    static int static_member_var;
    static void static_member_func() 
    {
        static_member_var++;
    }
    // 其他成员函数和成员变量
};
int MyClass::static_member_var = 0;
int main() 
{
    MyClass::static_member_func();
    MyClass::static_member_func();
    std::cout << MyClass::static_member_var << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，static_member_func是MyClass类的static成员函数，它可以直接访问和操作static成员变量static_member_var，程序输出为2。