關鍵字Static的使用詳解
粉絲提問
粉絲問題，總結一下：關鍵字static的使用方法。
問題
要想搞清楚關鍵字static的使用方法，必須首先搞清楚，可執行程序段的分類以及各段在內存區的邏輯地址的映射。
本文配套視頻，請見次條文章《【視頻講解】C語言static關鍵詞》
一、可執行程序內存分配
1. 可執行程序程序分段
一個程序的3個基本段：text段，data段，bss段
BSS BSS(Block Started by Symbol)通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量和靜態變量的一塊內存區域。
特點是:可讀寫的，在程序執行之前BSS段會自動清0。
所以，未初始的全局變量在程序執行之前已經成0了。
注意和數據段的區別，BSS存放的是未初始化的全局變量和靜態變量，數據段存放的是初始化后的全局變量和靜態變量。
UNIX下可使用size命令查看可執行文件的段大小信息。如size a.out。
數據段.data 存放在編譯階段(而非運行時)就能確定的數據，可讀可寫。
也就是通常所說的靜態存儲區，賦了初值的全局變量和賦初值的靜態變量存放在這個區域，常量也存在這個區域。數據段，代碼段在程序運行之前就已經確定了的。
代碼段.text 代碼段通常是指用來存放程序執行代碼的一塊內存區域。
這部分區域的大小在程序運行前就已經確定，并且內存區域通常屬于只讀, 某些架構也允許代碼段為可寫，即允許自修改程序。
在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數變量，例如字符串常量等。
text段在編譯時確定，內存中被映射為只讀，但date段與bss段是可寫的。
2. c語言五大內存分區
1.棧區(堆棧區stack)
堆棧是由編譯器自動分配釋放，存放函數的參數和局部變量的值(auto類型)，操作方式類似于數據結構中的棧。棧的申請是由系統自動分配，如在函數內部申請一個局部變量int h,同時判斷所申請空間是否小于棧的剩余空間，如果小于則為其開辟空間，為程序提供內存，否則將報異常提示棧溢出。
2.堆(heap)
堆一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結束可能由OS回收。
它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式類似于鏈表，申請則是程序員自己操作使用malloc或new。
申請過程比較復雜，當系統收到程序的申請時，會遍歷記錄空閑內存地址的鏈表，以求尋找第一個空間大于所申請空間的堆節點，然后將該節點從空閑節點鏈表中刪除，并將該節點的空間分配給程序，有些情況下，新申請的內存塊的首地址記錄本次分配的內存塊的大小，這樣在free()時能正確的釋放內存空間。
3.全局靜態存儲區
全局變量與靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量與靜態變量存放在一塊區域，未初始化的全局變量與未初始化的靜態變量存放在相鄰的另一塊區域。
4.文字常量區
常量字符串就是放在該部分，只讀存儲區，程序結束后由系統釋放
5.程序代碼區
存放程序的二進制代碼區。
兩者之間區別是：代碼段，數據段，堆棧段是cpu級別的概念，五大分區屬于語言級別的概念，兩者是不同的概念。
3. 可執行程序內存空間與邏輯地址空間的映射與劃分
左邊是UNIX系統的執行文件，右邊是進程對應的邏輯地址空間的劃分情況
4. 舉例
二、static 變量
static變量主要區分靜態全局變量和全局變量、局部變量和靜態局部變量之間的區別。
1. 靜態全局變量、全局變量
靜態全局變量、全局變量的區別主要通過生存周期和作用域來區別。
- a.靜態全局變量和全局變量均存放在數據段.data中;
- b. 靜態局部變量在函數內定義,生存期為整個源程序，但作用域與自動變量相同，只能在定義該變量的函數內使用。退出該函數后， 盡管該變量還繼續存在，但不能使用它。
- c. 對基本類型的靜態局部變量若在說明時未賦以初值，則系統自動賦予0值。而對自動變量不賦初值，則其值是不定的。
- d.全局變量本身就是靜態存儲方式， 靜態全局變量當然也是靜態存儲方式。但是他們的作用域，非靜態全局 變量的作用域是整個源程序(多個源文件可以共同使用);而靜態全局變量則限制了其作用域， 即只在定義該變量的源文件內有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。
全局變量實例
以下是b.c 和 a.c源代碼
全局變量
編譯
- gcc a.c b.c
執行結果：
執行結果
由編譯結果可知，文件a.c可以訪問到b.c文件中的靜態全局變量b。
靜態全局變量實例
編譯結果
編譯結果
由編譯結果可知，文件a.c無法訪問到b.c文件中的靜態全局變量b，所以編譯報錯。
2. 靜態局部變量、局部變量
靜態局部變量、局部變量的區別主要通過生存周期和作用域來區別。
靜態局部變量存放在數據段.data中，局部變量在棧中;靜態局部變量和局部變量都只能在函數體內部才可以訪問。
函數每次訪問的靜態局部變量，該變量的值為最后一次訪問修改后的值。
舉例：
- 1 #include <stdio.h>
- 2
- 3
- 4 void func()
- 5 {
- 6 int aa = 11;
- 7
- 8 printf("aa= %d \n",aa++);
- 9
- 10 }
- 11
- 12 int main(int argc, char **argv)
- 13 {
- 14
- 15 func();
- 16 func();
- 17
- 18 return 0;
- 19 }
對于普通的局部變量，每次調用的時候，都會在棧里初始化1次，
- 1 #include <stdio.h>
- 2
- 3
- 4 void func()
- 5 {
- 6 static int aa = 11;
- 7
- 8 printf("aa= %d \n",aa++);
- 9
- 10 }
- 11
- 12 int main(int argc, char **argv)
- 13 {
- 14
- 15 func();
- 16 func();
- 17
- 18 return 0;
- 19 }
函數中靜態變量aa 只初始化一次，每次訪問的值應該是上一次調用到該函數時最后處理的結果，
三、static 函數
1. 概念:
在函數的返回類型前加上關鍵字static，函數就被定義成為靜態函數。
函數的定義和聲明默認情況下是extern的，但靜態函數只是在聲明他的文件當中可見，不能被其他文件所用。
static函數(也叫內部函數)只能被本文件中的函數調用，而不能被同一程序其它文件中的函數調用。
區別于一般的非靜態函數(外部函數) static在c里面可以用來修飾變量，也可以用來修飾函數。
先看用來修飾變量的時候。變量在c里面可分為存在全局數據區、棧和堆里。
其實我們平時所說的堆棧是棧而不包含堆，不要弄混。
2. 定義靜態函數的好處：
- <1>其他文件中可以定義相同名字的函數，不會發生沖突,不用擔心自己定義的函數，是否會與其它文件中的函數同名，因為同名也沒有關系。
- <2> 靜態函數不能被其他文件所用。存儲說明符auto，register，extern，static，對應兩種存儲期：自動存儲期和靜態存儲期。
- <3> 統計次數功能 聲明函數的一個局部變量，并設為static類型，作為一個計數器，這樣函數每次被調用的時候就可以進行計數。這是統計函數被調用次數的最好的辦法，因為這個變量是和函數息息相關的，而函數可能在多個不同的地方被調用，所以從調用者的角度來統計比較困難。
- <4> 靜態函數會被自動分配在一個一直使用的存儲區，直到退出應用程序實例，避免了調用函數時壓棧出棧，速度快很多。
舉例
a.c
- 1 #include <stdio.h>
- 2
- 3 void func();
- 4
- 5 int main(int argc, char **argv)
- 6 {
- 7
- 8 func();
- 9
- 10 return 0;
- 11 }
b.c
- 1 #include <stdio.h>
- 2
- 3 int b = 10;
- 4
- 5
- 6 static void func()
- 7 {
- 8 printf("in func b =%d\n",b);
- 9 }
編譯
由編譯結果可知，a文件訪問不到b文件中的靜態函數func。
