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全面了解C語(yǔ)言?static?關(guān)鍵字

 更新時(shí)間:2022年04月14日 13:33:25   作者:野豬佩奇`  
這篇文章主要介紹了全面了解C語(yǔ)言?static?關(guān)鍵字,文章首先通過(guò)先介紹一下頭文件的創(chuàng)建展開(kāi)主題的詳細(xì)內(nèi)容,需要的小伙伴可以參考一下

一,前言

大家好,歡迎來(lái)到C語(yǔ)言深度解析專欄—關(guān)鍵字詳解第二篇,在本篇中我們將會(huì)對(duì)static關(guān)鍵字進(jìn)行詳細(xì)介紹,其中要求我們掌握我上一篇中所講到的全局變量、局部變量、作用域以及生命周期的相關(guān)概念,如果對(duì)這幾個(gè)概念比較模糊的同學(xué)可以先移步我上一篇博客,下面是博客鏈接。
C語(yǔ)言關(guān)鍵字詳解

二、認(rèn)識(shí)多文件

為了理解static修飾函數(shù)的作用,我們需要了解多文件的相關(guān)內(nèi)容

1、多文件的創(chuàng)建

這里我先介紹一下頭文件的創(chuàng)建:頭文件的創(chuàng)建與.c文件的創(chuàng)建十分相似,僅僅是在選擇的時(shí)候把c++文件改成.h而已

.h:我們稱之為頭文件,一般包含函數(shù)聲明,變量聲明,宏定義,頭文件等內(nèi)容(header)
.c: 我們稱之為源文件,一般包含函數(shù)實(shí)現(xiàn),變量定義等 (.c:c語(yǔ)言)
多文件就是在一個(gè).h文件下,包含多個(gè).c文件,比如main.c test1.c test2.c teset3.c … …

2、為什么要有多文件

在一個(gè)公司的大型項(xiàng)目中,預(yù)期產(chǎn)品所要實(shí)現(xiàn)的功能往往是十分復(fù)雜的,所以一般都會(huì)將功能進(jìn)行模塊化處理,從而便于我們進(jìn)行代碼的復(fù)用、代碼的修改與維護(hù)以及多人協(xié)作,自然我們一個(gè)程序中就需要多個(gè).c文件

3、為什么要有頭文件

單純的使用源文件,組織項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的時(shí)候,項(xiàng)目越大越復(fù)雜維護(hù)成本會(huì)變得越來(lái)越高!
所以我們?cè)诮M織項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的時(shí)候會(huì)使用頭文件來(lái)減少大型項(xiàng)目的維護(hù)成本問(wèn)題。

補(bǔ)充:頭文件中 #pragma once 的含義

大家在創(chuàng)建一個(gè).h 頭文件的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)編譯器在頭文件的開(kāi)頭會(huì)自動(dòng)加上 #pragma once

相信有許多小伙伴在曾今或者現(xiàn)在都對(duì)這東西有著深深的疑惑,其實(shí)它是用來(lái)防止頭文件被反復(fù)包含的,舉個(gè)栗子

如上所示:我在test.h中包含了頭文件<stdio.h>,但是在main.c中我又同時(shí)包含了test.h 和 stdio.h ,這就造成了stdio.h被包含了兩次,使得程序在編譯的時(shí)候?qū)tdio.h 里面的內(nèi)容拷貝了兩份,造成代碼冗余,而#pragma once 會(huì)檢查該頭文件是否已經(jīng)被包含,如若是就不在進(jìn)行拷貝。
防止頭文件反復(fù)包含的另一種方法(涉及預(yù)處理內(nèi)容,暫時(shí)不講,同學(xué)們當(dāng)作了解即可)

4、多文件在代碼中的具體體現(xiàn)

在上圖中我們?cè)趖est.c 文件中中定義了一個(gè)全局變量和一個(gè)函數(shù),然后在test.h文件中對(duì)其進(jìn)行聲明,最后在main.c文件中對(duì)全局變量和函數(shù)進(jìn)行打印和調(diào)用,我們可以發(fā)現(xiàn),這種做法是可行的,也就是說(shuō):全局變量和函數(shù)可以跨文件訪問(wèn)的(這個(gè)結(jié)論在解釋下文static作用時(shí)會(huì)被用到)

三、最名不符實(shí)的關(guān)鍵字 - static

static 整體闡述

上圖是MSDN對(duì)static的解釋,翻譯過(guò)來(lái)就是:修改變量時(shí),static關(guān)鍵字指定該變量具有靜態(tài)持續(xù)時(shí)間(在程序開(kāi)始時(shí)分配,在程序結(jié)束時(shí)釋放),并將其初始化為0,除非指定了其他值。在文件范圍中修改變量或函數(shù)時(shí),static關(guān)鍵字指定該變量或函數(shù)具有內(nèi)部鏈接(其名稱在聲明它的文件外部不可見(jiàn))。這段話讀起來(lái)沒(méi)什么具體的概念,接下來(lái)我從static 作用的三個(gè)對(duì)象來(lái)帶大家具體了解static。

1、static 修飾局部變量

圖一:test 函數(shù)里面定義的 a 是局部變量,局部變量在棧區(qū)上開(kāi)辟空間,棧區(qū)的使用特點(diǎn)是進(jìn)入變量的生命周期時(shí)自動(dòng)為其開(kāi)辟空間,離開(kāi)變量的生命周期時(shí)自動(dòng)銷毀對(duì)應(yīng)空間,所以這里每次調(diào)用 test 函數(shù)時(shí) a 都會(huì)被重新定義并初始化為0,所以屏幕上打印的是10個(gè)1;

圖二:我們把 a 用 static 修飾后發(fā)現(xiàn)屏幕打印的是1到10,就好像每次調(diào)用完 test 函數(shù)后 a 并沒(méi)有被銷毀,而是繼續(xù)使用,下次調(diào)用 test 函數(shù)時(shí) a 直接在之前的基礎(chǔ)上進(jìn)行 ++ 操作。
所以 static 修飾局部變量的作用是:改變局部變量的生命周期,本質(zhì)上是改變了局部變量的存儲(chǔ)位置,讓局部變量不再是在棧區(qū)上開(kāi)辟空間,而是直接在靜態(tài)區(qū)上開(kāi)辟空間,從而使得局部變量擁有和全局變量一樣的生命周期,即隨著整個(gè)程序生成和銷毀。

更深入的理解 static 修飾局部變量的作用:圖三,我們的程序從源文件(.c文件)變成可執(zhí)行程序(.exe文件)需要經(jīng)過(guò)編譯鏈接運(yùn)行三個(gè)環(huán)節(jié),而編譯環(huán)節(jié)又分為預(yù)處理、編譯、匯編三個(gè)階段,在匯編階段,編譯器會(huì)把我們的C語(yǔ)言代碼轉(zhuǎn)換成匯編代碼,而每一條C語(yǔ)言語(yǔ)句都對(duì)應(yīng)著多句匯編代碼,然而在圖三中,我們可以觀察到,只有 static int a = 0; 這條語(yǔ)句沒(méi)有對(duì)應(yīng)的匯編代碼,也就是說(shuō),C語(yǔ)言在編譯的時(shí)候會(huì)直接跳過(guò)這條語(yǔ)句。
本質(zhì)上是:在編譯環(huán)節(jié)的編譯階段編譯器就會(huì)為被 static 修飾的局部變量分配空間,所以C程序在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)直接跳過(guò) static 修飾的語(yǔ)句,也就是說(shuō),在第二次及以上甚至第一次調(diào)用 test 函數(shù)時(shí) static int a = 0; 這條語(yǔ)句都不會(huì)被執(zhí)行。

補(bǔ)充:內(nèi)存分布:

要弄清楚這個(gè)問(wèn)題,我們首先得知道內(nèi)存布局是怎樣的:

如圖,左邊是內(nèi)存的具體劃分,右邊是內(nèi)存的大概劃分,在C語(yǔ)言階段我們只需要記住右邊的圖就可以了,從圖中我們可以看到,局部變量的內(nèi)存開(kāi)辟是在棧區(qū)上的,而棧區(qū)的特點(diǎn)是進(jìn)入代碼塊開(kāi)辟空間,離開(kāi)代碼塊釋放空間,所以局部變量的作用域和生命周期只在代碼塊內(nèi),而用static的變量則直接在靜態(tài)區(qū)開(kāi)辟空間,所以變量的生命周期得到延長(zhǎng)。

2、static修飾全局變量

圖一圖二對(duì)比分析:我在Add.c中定義了一個(gè)全局變量g_val,因?yàn)槿肿兞烤哂型獠挎溄訉傩?,所以我只需要在test.c中對(duì)g_val進(jìn)行聲明之后就可以正常使用了,但是當(dāng)我用 static 來(lái)修飾g_val時(shí),我們發(fā)現(xiàn),編譯器說(shuō)g_val是無(wú)法解析的外部符號(hào);
所以 static 修飾全局變量的作用是:改變了全局變量的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn)),使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn)),給我們的感覺(jué)是全局變量的作用域變小了。

3、static修飾函數(shù)

圖一圖二對(duì)比分析:這里和 static 修飾全局變量非常類似,我在Add.c中定義了一個(gè)Add函數(shù),因?yàn)楹瘮?shù)也具有外部鏈接屬性,所以我只需要在test.c中對(duì)Add函數(shù)進(jìn)行聲明之后就可以正常使用了,但是當(dāng)我用 static 來(lái)修飾Add函數(shù)時(shí),我們發(fā)現(xiàn),編譯器說(shuō)Add是無(wú)法解析的外部符號(hào);
所以 static 修飾函數(shù)的作用是:改變了函數(shù)的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn)),使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn)),給我們的感覺(jué)是函數(shù)的作用域變小了。

四、總結(jié)

  • 1、 全局變量和函數(shù)是可以跨文件訪問(wèn)的,因?yàn)橛幸欢ㄒ?guī)模的項(xiàng)目,一定是多文件的,多個(gè)文件之間,后續(xù)一定要進(jìn)行數(shù)據(jù)“交互”(test.h test.c main.c) ,如果不能跨文件訪問(wèn),數(shù)據(jù)"交互"成本會(huì)非常高,所以C語(yǔ)言在設(shè)計(jì)的時(shí)候就規(guī)定了全局變量和函數(shù)可以跨文件訪問(wèn)
  • 2、 static 修飾局部變量的作用:改變局部變量的生命周期,本質(zhì)上是改變了局部變量的存儲(chǔ)位置,讓局部變量不再是在棧區(qū)上開(kāi)辟空間,而是直接在靜態(tài)區(qū)上開(kāi)辟空間,從而使得局部變量擁有和全局變量一樣的生命周期,即隨著整個(gè)程序生成和銷毀。
  • 3、static 修飾全局變量的作用:改變了全局變量的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn)),使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn))。
  • 4、static 修飾函數(shù)的作用是:改變了函數(shù)的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn)),使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn))。

到此這篇關(guān)于全面了解C語(yǔ)言 static 關(guān)鍵字的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言 static 關(guān)鍵內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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