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粉絲問題，總結(jié)一下：關(guān)鍵字static的使用方法。

問題

要想搞清楚關(guān)鍵字static的使用方法，必須首先搞清楚，可執(zhí)行程序段的分類以及各段在內(nèi)存區(qū)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(guān)鍵詞》

一、可執(zhí)行程序內(nèi)存分配

1. 可執(zhí)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(tài)變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。

特點是:可讀寫的，在程序執(zhí)行之前BSS段會自動清0。

所以，未初始的全局變量在程序執(zhí)行之前已經(jīng)成0了。

注意和數(shù)據(jù)段的區(qū)別，BSS存放的是未初始化的全局變量和靜態(tài)變量，數(shù)據(jù)段存放的是初始化后的全局變量和靜態(tài)變量。

UNIX下可使用size命令查看可執(zhí)行文件的段大小信息。如size a.out。

數(shù)據(jù)段.data 存放在編譯階段(而非運行時)就能確定的數(shù)據(jù)，可讀可寫。

也就是通常所說的靜態(tài)存儲區(qū)，賦了初值的全局變量和賦初值的靜態(tài)變量存放在這個區(qū)域，常量也存在這個區(qū)域。數(shù)據(jù)段，代碼段在程序運行之前就已經(jīng)確定了的。

代碼段.text 代碼段通常是指用來存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。

這部分區(qū)域的大小在程序運行前就已經(jīng)確定，并且內(nèi)存區(qū)域通常屬于只讀, 某些架構(gòu)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(shù)變量，例如字符串常量等。

text段在編譯時確定，內(nèi)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(nèi)存分區(qū)

1.棧區(qū)(堆棧區(qū)stack)

堆棧是由編譯器自動分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)和局部變量的值(auto類型)，操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。棧的申請是由系統(tǒng)自動分配，如在函數(shù)內(nèi)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(nèi)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(jié)束可能由OS回收。

它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(fù)雜，當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請時，會遍歷記錄空閑內(nèi)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(jié)點，然后將該節(jié)點從空閑節(jié)點鏈表中刪除，并將該節(jié)點的空間分配給程序，有些情況下，新申請的內(nèi)存塊的首地址記錄本次分配的內(nèi)存塊的大小，這樣在free()時能正確的釋放內(nèi)存空間。

3.全局靜態(tài)存儲區(qū)

全局變量與靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量與靜態(tài)變量存放在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量與未初始化的靜態(tài)變量存放在相鄰的另一塊區(qū)域。

4.文字常量區(qū)

常量字符串就是放在該部分，只讀存儲區(qū)，程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放

5.程序代碼區(qū)

存放程序的二進制代碼區(qū)。

兩者之間區(qū)別是：代碼段，數(shù)據(jù)段，堆棧段是cpu級別的概念，五大分區(qū)屬于語言級別的概念，兩者是不同的概念。

3. 可執(zhí)行程序內(nèi)存空間與邏輯地址空間的映射與劃分

 

左邊是UNIX系統(tǒng)的執(zhí)行文件，右邊是進程對應(yīng)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(qū)分靜態(tài)全局變量和全局變量、局部變量和靜態(tài)局部變量之間的區(qū)別。

1. 靜態(tài)全局變量、全局變量

靜態(tài)全局變量、全局變量的區(qū)別主要通過生存周期和作用域來區(qū)別。

• a.靜態(tài)全局變量和全局變量均存放在數(shù)據(jù)段.data中;
• b. 靜態(tài)局部變量在函數(shù)內(nèi)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(shù)內(nèi)使用。退出該函數(shù)后， 盡管該變量還繼續(xù)存在，但不能使用它。
• c. 對基本類型的靜態(tài)局部變量若在說明時未賦以初值，則系統(tǒng)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(tài)存儲方式， 靜態(tài)全局變量當(dāng)然也是靜態(tài)存儲方式。但是他們的作用域，非靜態(tài)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(tài)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(nèi)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(zhí)行結(jié)果：

 

執(zhí)行結(jié)果

由編譯結(jié)果可知，文件a.c可以訪問到b.c文件中的靜態(tài)全局變量b。

靜態(tài)全局變量實例

編譯結(jié)果

 

編譯結(jié)果

由編譯結(jié)果可知，文件a.c無法訪問到b.c文件中的靜態(tài)全局變量b，所以編譯報錯。

2. 靜態(tài)局部變量、局部變量

靜態(tài)局部變量、局部變量的區(qū)別主要通過生存周期和作用域來區(qū)別。

靜態(tài)局部變量存放在數(shù)據(jù)段.data中，局部變量在棧中;靜態(tài)局部變量和局部變量都只能在函數(shù)體內(nèi)部才可以訪問。

函數(shù)每次訪問的靜態(tài)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(diào)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(shù)中靜態(tài)變量aa 只初始化一次，每次訪問的值應(yīng)該是上一次調(diào)用到該函數(shù)時最后處理的結(jié)果，

三、static 函數(shù)

1. 概念:

在函數(shù)的返回類型前加上關(guān)鍵字static，函數(shù)就被定義成為靜態(tài)函數(shù)。

函數(shù)的定義和聲明默認(rèn)情況下是extern的，但靜態(tài)函數(shù)只是在聲明他的文件當(dāng)中可見，不能被其他文件所用。

static函數(shù)(也叫內(nèi)部函數(shù))只能被本文件中的函數(shù)調(diào)用，而不能被同一程序其它文件中的函數(shù)調(diào)用。

區(qū)別于一般的非靜態(tài)函數(shù)(外部函數(shù)) static在c里面可以用來修飾變量，也可以用來修飾函數(shù)。

先看用來修飾變量的時候。變量在c里面可分為存在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)、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(tài)函數(shù)的好處：

• <1>其他文件中可以定義相同名字的函數(shù)，不會發(fā)生沖突,不用擔(dān)心自己定義的函數(shù)，是否會與其它文件中的函數(shù)同名，因為同名也沒有關(guān)系。
• <2> 靜態(tài)函數(shù)不能被其他文件所用。存儲說明符auto，register，extern，static，對應(yīng)兩種存儲期：自動存儲期和靜態(tài)存儲期。
• <3> 統(tǒng)計次數(shù)功能 聲明函數(shù)的一個局部變量，并設(shè)為static類型，作為一個計數(shù)器，這樣函數(shù)每次被調(diào)用的時候就可以進行計數(shù)。這是統(tǒng)計函數(shù)被調(diào)用次數(shù)的最好的辦法，因為這個變量是和函數(shù)息息相關(guān)的，而函數(shù)可能在多個不同的地方被調(diào)用，所以從調(diào)用者的角度來統(tǒng)計比較困難。
• <4> 靜態(tài)函數(shù)會被自動分配在一個一直使用的存儲區(qū)，直到退出應(yīng)用程序?qū)嵗苊饬苏{(diào)用函數(shù)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(jié)果可知，a文件訪問不到b文件中的靜態(tài)函數(shù)func。