嵌入式學習筆記：c語言static的作用
時間：2018-09-21 來源：未知
伴隨著不同源文件變量和函數之間的相互引用以及相互獨立的關系，產生了extern和static關鍵字。
static關鍵字在編寫程序時有的三大類用法：
一，static全局變量
一個進程在內存中的布局圖
其中.text段保存進程所執行的程序二進制文件，.data段保存進程所有的已初始化的全局變量，.bss段保存進程未初始化的全局變量(其他段中還有很多亂七八糟的段，暫且不表)。在進程的整個生命周期中，.data段和.bss段內的數據時跟整個進程同生共死的，也就是在進程結束之后這些數據才會壽終就寢。
當一個進程的全局變量被聲明為static之后，它的中文名叫靜態全局變量。靜態全局變量和其他的全局變量的存儲地點并沒有區別，都是在.data段(已初始化)或
者.bss段(未初始化)內，但是它只在定義它的源文件內有效，其他源文件無法訪問它。所以，普通全局變量穿上static外衣后，它就變成了新娘，已心有所屬，只能被定義它的源文件(新郎)中的變量或函數訪問
靜態全局變量有以下特點：
該變量在全局數據區分配內存;
未經初始化的靜態全局變量會被程序自動初始化為0(自動變量的值是隨機的，除非它被顯式初始化);
靜態全局變量在聲明它的整個文件都是可見的，而在文件之外是不可見的;靜態全局變量不能被其它文件所用;
其它文件中可以定義相同名字的變量，不會發生沖突;
靜態變量都在全局數據區分配內存，包括后面將要提到的靜態局部變量。對于一個完整的程序，在內存中的分布情況如下圖：
代碼區
全局數據區
堆區
棧區
一般程序的由new產生的動態數據存放在堆區，函數內部的自動變量存放在棧區。自動變量一般會隨著函數的退出而釋放空間，靜態數據(即使是函數內部的靜態局部變量)也存放在全局數據區。全局數據區的數據并不會因為函數的退出而釋放空間。
二，static局部變量
通常，在函數體內定義了一個變量，每當程序運行到該語句時都會給該局部變量分配棧內存。但隨著程序退出函數體，系統就會收回棧內存，局部變量也相應失效。
普通的局部變量在棧空間上分配，這個局部變量所在的函數被多次調用時，每次調用這個局部變量在棧上的位置都不一定相同。局部變量也可以在堆上動態分配，但是記得使用完這個堆空間后要釋放之。
有時候我們需要在兩次調用之間對變量的值進行保存。通常的想法是定義一個全局變量來實現。但這樣一來，變量已經不再屬于函數本身了，不再僅受函數的控制，給程序的維護帶來不便。
靜態局部變量正好可以解決這個問題。靜態局部變量保存在全局數據區，而不是保存
在棧中，每次的值保持到下一次調用，直到下次賦新值
static局部變量中文名叫靜態局部變量。它與普通的局部變量比起來有如下幾個區別：
1)位置：靜態局部變量被編譯器放在全局存儲區.data(注意：不在.bss段內，原因見3))，所以它雖然是局部的，但是在程序的整個生命周期中存在。
2)訪問權限：靜態局部變量只能被其作用域內的變量或函數訪問。也就是說雖然它會在程序的整個生命周期中存在，由于它是static的，它不能被其他的函數和源文件訪
問。
3)值：靜態局部變量如果沒有被用戶初始化，則會被編譯器自動賦值為0，以后每次調用靜態局部變量的時候都用上次調用后的值。這個比較好理解，每次函數調用靜態局部變量的時候都修改它然后離開，下次讀的時候從全局存儲區讀出的靜態局部變量就是上次修改后的值。
函數每次被調用，普通局部變量都是重新分配，而靜態局部變量保持上次調用的值不變。
靜態局部變量有以下特點：
(1)該變量在全局數據區分配內存;
(2)靜態局部變量在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化，即以后的函數調用不再進行初始化;
(3)靜態局部變量一般在聲明處初始化，如果沒有顯式初始化，會被程序自動初
始化為0;
(4)它始終駐留在全局數據區，直到程序運行結束。但其作用域為局部作用域，當定義它的函數或語句塊結束時，其作用域隨之結束;
需要注意的是由于static局部變量的這種特性，使得含靜態局部變量的函數變得不可重入，即每次調用可能會產生不同的結果。這在多線程編程時可能會成為一種隱患。需要多
加注意。
三，static函數
相信大家還記得C++面向對象編程中的private函數，私有函數只有該類的成員變量或成員函數可以訪問。在C語言中，也有“private函數”，它就是接下來要說的static函數，完成面向對象編程中private函數的功能。
當你的程序中有很多個源文件的時候，你肯定會讓某個源文件只提供一些外界需要的接口，其他的函數可能是為了實現這些接口而編寫，這些其他的函數你可能并不希望被外界(非本源文件)所看到，這時候就可以用static修飾這些“其他的函數”。
所以static函數的作用域是本源文件，把它想象為面向對象中的private函數就可以
了。
static函數可以很好地解決不同原文件中函數同名的問題，因為一個源文件對于其他源文件中的static函數是不可見的。
定義靜態函數的好處：
靜態函數不能被其它文件所用;
其它文件中可以定義相同名字的函數，不會發生沖突;
面向對象的static關鍵字
一、靜態數據成員
在類內數據成員的聲明前加上關鍵字static，該數據成員就是類內的靜態數據成員。
靜態數據成員有以下特點：
對于非靜態數據成員，每個類對象都有自己的拷貝。而靜態數據成員被當作是類的成員。無論這個類的對象被定義了多少個，靜態數據成員在程序中也只有一份拷貝，由該類型的所有對象共享訪問。也就是說，靜態數據成員是該類的所有對象所共有的。對該類的多個對象來說，靜態數據成員只分配一次內存，供所有對象共用。所以，靜態數據成員的值對每個對象都是一樣的，它的值可以更新;靜態數據成員存儲在全局數據區。靜態數據成員定義時要分配空間，所以不能在類聲明中定義。在Example 5中，語句int Myclass::Sum=0;是定義靜態數據成員;
靜態數據成員和普通數據成員一樣遵從public,protected,private訪問規則;
因為靜態數據成員在全局數據區分配內存，屬于本類的所有對象共享，所以，它不屬于特定的類對象，在沒有產生類對象時其作用域就可見，即在沒有產生類的實例時，我們就可以操作它;靜態數據成員初始化與一般數據成員初始化不同。靜態數據成員初始化的格式為：
<數據類型><類名>::<靜態數據成員名>=<值>
類的靜態數據成員有兩種訪問形式：
<類對象名>.<靜態數據成員名> 或 <類類型名>::<靜態數據成員名>如果靜態數據成員的訪問權限允許的話(即public的成員)，可在程序中，按上
述格式來引用靜態數據成員 ;
靜態數據成員主要用在各個對象都有相同的某項屬性的時候。比如對于一個存款類，每個實例的利息都是相同的。所以，應該把利息設為存款類的靜態數據成員。這有兩個好處，第一，不管定義多少個存款類對象，利息數據成員都共享分配在全局數據區的內存，所以節省存儲空間。第二，一旦利息需要改變時，只要改變一次，則所有存款類對象的利息全改變過來了;
同全局變量相比，使用靜態數據成員有兩個優勢：
1、靜態數據成員沒有進入程序的全局名字空間，因此不存在與程序中其它全局名字沖突的可能性;
2、可以實現信息隱藏。靜態數據成員可以是private成員，而全局變量不能;
二、靜態成員函數
與靜態數據成員一樣，我們也可以創建一個靜態成員函數，它為類的全部服務而不是為某一個類的具體對象服務。靜態成員函數與靜態數據成員一樣，都是類的內部實現，屬于類定義的一部分。普通的成員函數一般都隱含了一個this指針，this指針指向類的對象本身，因為普通成員函數總是具體的屬于某個類的具體對象的。通常情況下，this是缺省的。如函數fn()實際上是this->fn()。但是與普通函數相比，靜態成員函數由于不是與任何的對象相聯系，因此它不具有this指針。從這個意義上講，它無法訪問屬于類對象的非靜態數據成員，也無法訪問非靜態成員函數，它只能調用其余的靜態成員函數。
關于靜態成員函數，可以總結為以下幾點：
出現在類體外的函數定義不能指定關鍵字static;
靜態成員之間可以相互訪問，包括靜態成員函數訪問靜態數據成員和訪問靜態成員函數;
非靜態成員函數可以任意地訪問靜態成員函數和靜態數據成員;靜態成員函數不能訪問非靜態成員函數和非靜態數據成員;
由于沒有this指針的額外開銷，因此靜態成員函數與類的全局函數相比速度上會有少許的增長;調用靜態成員函數，可以用成員訪問操作符(.)和(->)為一個類的對象或指向類對象的指針調用靜態成員函數，也可以直接使用如下格式：
<類名>::<靜態成員函數名>(<參數表>)
調用類的靜態成員函數。
