c语言中static使用方法(z)

本文详细介绍了C程序的存储空间布局,包括正文段、数据段、BSS段、栈和堆等,并深入探讨了static关键字在局部变量、全局变量和函数中的应用及其带来的作用域和生命周期的变化。
 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。

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| 栈 |
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| 堆 |
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| 未初始化 |
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| 初始化 |
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| 正文段 |
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  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。


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test.h
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static void test();
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test.c
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#include "test.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

static void test()
{
printf("test....\n");
}

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main.c
-------------------------------------------------
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "test.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
test(); // 如果去掉这个调用程序将可以编译,相当于只申明了一个静态函数,没有使用它的话不会去找它的实现,
// 如果不去掉它, 将无法编译通过,因为静态函数的生命期是本main.c文件, 而在此文件中找不到test()的实现。
// 如果在此要调用test(), 必须将test.c中的test()实现移到main.c or test.h

system("PAUSE");
return 0;
}


http://blogold.chinaunix.net/u2/79570/showart_1849760.html

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<think>嗯,用户想了解C语言中#define和static inline的区别与使用方法。这个问题涉及到预处理和编译两个阶段的特性对比,需要从多个维度进行解释。 用户提供的参考引用很有价值,特别是[1][4]详细对比了typedef和#define,而[2][3]则补充了inline函数避免宏副作用的案例。用户可能正在编写需要高性能的代码,或者遇到了宏定义导致的bug。 从工程实践角度,需要重点说明几个关键差异点: 首先是类型安全性,static inline作为函数具有完整的类型检查,而宏只是文本替换。比如引用[2]中提到的x++副作用问题,宏的sum(x++,10)会导致x被递增两次,而inline函数只会执行一次。 其次是调试和错误信息差异。宏替换后编译器看到的已经是展开后的代码,出错时难以定位原始定义位置。引用[4]提到的"表面似和善、背后一长串"非常形象,比如用户可能遇到Loop_10这样的宏,在调试时看到的却是展开后的for循环。 作用域方面特别值得强调。引用[2]展示的"霸权主义"案例很典型,file1.c和file2.c的MAX_SIZE冲突会导致难以察觉的bug。而static inline具有文件作用域,不会污染全局命名空间。 关于性能优化,需要澄清一个常见误解:inline只是建议而非强制。引用[3]提到的__forceinline是编译器扩展,但过度使用会导致代码膨胀。这点在嵌入式开发中尤为重要。 用户可能是中级开发者,已经遇到过宏的陷阱,现在寻求更安全的替代方案。可以预判ta的下个问题可能是具体优化案例,或者多文件编程时的最佳实践。回复中要特别注意用代码示例展示典型场景,比如常量定义、函数替换等场景的选择依据。 最后要提醒编译器的差异性,比如gcc和clang对inline的支持细节不同。虽然C99标准有明确规定,但实际项目中还是会遇到兼容性问题,这点在回复末尾的注意事项里需要包含。</think>在C语言中,`#define` 和 `static inline` 是两种实现代码复用和优化的机制,但原理、安全性和应用场景有显著差异。以下是核心区别与使用指南: --- ### **一、核心区别** | **特性** | **#define 宏** | **static inline 函数** | |------------------|-----------------------------------|-------------------------------------| | **处理阶段** | 预处理期(文本替换) | 编译期(生成函数逻辑) | | **类型安全** | ❌ 无类型检查(易引发隐式转换错误) | ✅ 严格类型检查 | | **调试支持** | ❌ 替换后丢失原始信息(难定位错误) | ✅ 保留函数符号(支持断点调试) | | **作用域** | ❌ 全局(易污染命名空间) | ✅ 文件内(`static`限制作用域) | | **副作用风险** | ❌ 高(如 `x++` 被多次求值) | ✅ 低(参数只求值一次) | | **代码膨胀** | 替换后可能多次复制代码 | 由编译器决定是否内联(可控) | --- ### **二、典型场景与代码示例** #### **1. 常量定义** ```c // ✅ 推荐:static inline (类型安全) static inline int MAX_SIZE() { return 100; } // ❌ 避免:#define (无类型、难调试) #define MAX_SIZE 100 ``` #### **2. 简单函数逻辑** ```c // ✅ 安全:static inline (避免副作用) static inline int square(int x) { return x * x; } // ❌ 危险:宏 (x++会被计算两次) #define SQUARE(x) ((x) * (x)) int num = 5; int a = square(num++); // 结果:a=25, num=6 int b = SQUARE(num++); // 结果:b=36, num=8 (!) ``` #### **3. 多语句操作** ```c // ✅ static inline:封装多步操作 static inline void swap(int *a, int *b) { int tmp = *a; *a = *b; *b = tmp; } // ❌ 宏:需用 `do { ... } while(0)` 规避语法错误 #define SWAP(a, b) do { int tmp = a; a = b; b = tmp; } while(0) ``` --- ### **三、使用建议** 1. **优先 `static inline`** - 需要类型安全、调试友好或避免副作用时(如参数含 `i++`)。 - 适用于文件内私有辅助函数。 2. **谨慎使用 `#define`** - 仅用于**全局常量**或**跨平台条件编译**(如 `#ifdef DEBUG`)。 - 若必须用宏函数,务必: - 给所有参数和整体加括号:`#define MUL(a, b) ((a) * (b))` - 多语句用 `do { ... } while(0)` 包裹。 3. **性能注意事项** - `static inline` 只是建议内联,编译器可能拒绝(如函数体过大); - 宏强制内联,但牺牲安全性和可维护性[^3]。 --- ### **四、典型问题分析** ```c // 宏的陷阱:表达式重复求值 #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) int x = 1, y = 2; int z = MAX(x++, y++); // 展开后:((x++) > (y++) ? (x++) : (y++)) // 结果:x=2, y=4, z=3 (非预期!) ``` > ✅ 改用 `static inline` 可彻底避免此问题[^2]。 --- ### **总结** | **场景** | **推荐方案** | |--------------------------|-------------------| | 类型安全的常量/函数 | `static inline` | | 简单的代码片段复用 | `static inline` | | 跨文件常量或条件编译 | `#define` | | 必须强制内联的轻量级操作 | 宏(但需严格测试) | > **核心原则**:能用 `static inline` 则不用宏,除非受限于旧代码或特殊需求[^1][^4]。 ---
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