static用法2

static用法

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static關鍵字是C, C++中都存在的關鍵字, 它主要有三種使用方式, 其中前兩種隻指在C語言中使用, 第三種在C++中使用(C,C++中具體細微操作不盡相同, 本文以C++為準).

(1)局部靜态變量

(2)外部靜态變量/函數

(3)靜态資料成員/成員函數

下面就這三種使用方式及注意事項分别說明

一、局部靜态變量

在C/C++中, 局部變量按照存儲形式可分為三種auto, static, register

(<C語言程式設計(第二版)>譚浩強, 第174-175頁)

與auto類型(普通)局部變量相比, static局部變量有三點不同

1. 存儲空間配置設定不同

auto類型配置設定在棧上, 屬于動态存儲類别, 占動态存儲區空間, 函數調用結束後自動釋放, 而static配置設定在靜态存儲區, 在程式整個運作期間都不釋放. 兩者之間的作用域相同, 但生存期不同.

2. static局部變量在所處子產品在初次運作時進行初始化工作, 且隻操作一次

3. 對于局部靜态變量, 如果不賦初值, 編譯期會自動賦初值0或空字元, 而auto類型的初值是不确定的. (對于C++中的class對象例外, class的對象執行個體如果不初始化, 則會自動調用預設構造函數, 不管是否是static類型)

特點: static局部變量的”記憶性”與生存期的”全局性”

所謂”記憶性”是指在兩次函數調用時, 在第二次調用進入時, 能保持第一次調用退出時的值.

示例程式一

#include <iostream>

using namespace std;

void staticLocalVar()

{

static int a = 0; // 運作期時初始化一次, 下次再調用時, 不進行初始化工作

cout<<"a="<<a<<endl;

++a;

}

int main()

{

staticLocalVar(); // 第一次調用, 輸出a=0

staticLocalVar(); // 第二次調用, 記憶了第一次退出時的值, 輸出a=1

return 0;

}

應用:

利用”記憶性”, 記錄函數調用的次數(示例程式一)

     利用生存期的”全局性”, 改善”return a pointer / reference to a local object”的問題. Local object的問題在于退出函數, 生存期即結束,. 利用static的作用, 延長變量的生存期.

示例程式二:

// IP address to string format

// Used in Ethernet Frame and IP Header analysis

const char * IpToStr(UINT32 IpAddr)

{

static char strBuff[16]; // static局部變量, 用于傳回位址有效

const unsigned char *pChIP = (const unsigned char *)&IpAddr;

sprintf(strBuff, "%u.%u.%u.%u",    pChIP[0], pChIP[1], pChIP[2], pChIP[3]);

return strBuff;

}

注意事項:

1. “記憶性”, 程式運作很重要的一點就是可重複性, 而static變量的”記憶性”破壞了這種可重複性, 造成不同時刻至運作的結果可能不同.

2. “生存期”全局性和唯一性. 普通的local變量的存儲空間配置設定在stack上, 是以每次調用函數時, 配置設定的空間都可能不一樣, 而static具有全局唯一性的特點, 每次調用時, 都指向同一塊記憶體, 這就造成一個很重要的問題 ---- 不可重入性!!!

這樣在多線程程式設計或遞歸程式設計中, 要特别注意這個問題.

(不可重入性的例子可以參見<effective C++ (2nd)>(影印版)第103-105頁)

下面針對示例程式二, 分析在多線程情況下的不安全性.(為友善描述, 标上行号)

① const char * IpToStr(UINT32 IpAddr)

② {

③    static char strBuff[16]; // static局部變量, 用于傳回位址有效

④    const unsigned char *pChIP = (const unsigned char *)&IpAddr;

⑤    sprintf(strBuff, "%u.%u.%u.%u",    pChIP[0], pChIP[1], pChIP[2], pChIP[3]);

⑥    return strBuff;

⑦ }

假設現在有兩個線程A,B運作期間都需要調用IpToStr()函數, 将32位的IP位址轉換成點分10進制的字元串形式. 現A先獲得執行機會, 執行IpToStr(), 傳入的參數是0x0B090A0A, 順序執行完應該傳回的指針存儲區内容是:”10.10.9.11”, 現執行到⑥時, 失去執行權, 排程到B線程執行, B線程傳入的參數是0xA8A8A8C0, 執行至⑦, 靜态存儲區的内容是192.168.168.168. 當再排程到A執行時, 從⑥繼續執行, 由于strBuff的全局唯一性, 内容已經被B線程沖掉, 此時傳回的将是192.168.168.168字元串, 不再是10.10.9.11字元串.

二、外部靜态變量／函數

在C中static有了第二種含義：用來表示不能被其它檔案通路的全局變量和函數。, 但為了限制全局變量/函數的作用域, 函數或變量前加static使得函數成為靜态函數。但此處“static”的含義不是指存儲方式，而是指對函數的作用域僅局限于本檔案(是以又稱内部函數)。注意此時, 對于外部(全局)變量, 不論是否有static限制, 它的存儲區域都是在靜态存儲區, 生存期都是全局的. 此時的static隻是起作用域限制作用, 限定作用域在本子產品(檔案)内部.

使用内部函數的好處是：不同的人編寫不同的函數時，不用擔心自己定義的函數，是否會與其它檔案中的函數同名。

示例程式三:

//file1.cpp

static int varA;

int varB;

extern void funA()

{

……

}

static void funB()

{

……

}

//file2.cpp

extern int varB; // 使用file1.cpp中定義的全局變量

extern int varA; // 錯誤! varA是static類型, 無法在其他檔案中使用

extern vod funA(); // 使用file1.cpp中定義的函數

extern void funB(); // 錯誤! 無法使用file1.cpp檔案中static函

C語言中用static關鍵字可以定義靜态變量，亦可以定義靜态函數。 一、用static定義靜态變量 定義靜态變量時，又可以分為定義靜态局部變量和定義靜态外部變量。靜态變量的記憶體空間在編譯時即被申請，直到程式結束時才被釋放。如果在定義時沒有被初始化，則自動初始化為0。靜态變量僅會被初始化一次。 例1（定義靜态局部變量）（來源：C Primer Plus,Fifth Edition）：

#include <stdio.h> void trystat(void); int main(void) {     int count;     for (count = 1; count <= 3; count++)     {         printf("Here comes iteration %d:/n", count);          trystat();     }     return 0; } void trystat(void) {     int fade = 1;     static int stay = 1;     printf("fade = %d and stay = %d/n", fade++, stay++); }

注意trystat()函數每次列印輸出後增加每個變量的值。下面是運作結果：

Here comes iteration 1: fade = 1 and stay = 1 Here comes iteration 2: fade = 1 and stay = 2 Here comes iteration 3: fade = 1 and stay = 3

可見fade（int型）在每次調用trystat()時都要初始化一次，而stay（static int型）僅初始化一次。實際上，fade（int型）在每次調用trystat()時都經曆定義->申請記憶體空間->初始化->釋放記憶體，而stay（static int型）則僅在編譯時申請記憶體空間然後初始化，程式執行過程中并不執行申請記憶體等過程，而其記憶體空間的釋放要等到程式結束時才做。

例2（定義靜态外部變量）：

#include <stdio.h> int dog = 8; static int cat; void output(void); int main() {     printf("dog = %d cat = %d/n", dog, cat);      output();     return 0; } extern int dog; extern int cat; void output(void) {     printf("There is %d dog(s)./n", dog);     printf("There is %d cat(s)./n", cat); }

當編譯後連結以上程式時會出現錯誤，原因就是static int cat限定了cat的使用範圍是在text1.c内，即static定義的外部變量作用範圍僅限于本檔案内。去掉static int cat中的static關鍵字即可。從本程式也可以看出static定義的變量預設初始化為0。

以下摘自《C程式設計（第二版）》潭浩強 著：

static對局部變量和全局變量的作用不同。對局部變量來說，它使變量由動态存儲方式改變為靜态存儲方式。而對全局變量來說，它使變量局部化（局部于本檔案），但仍為靜态存儲方式。從作用域角度看，凡有static聲明的，其作用域都是局限的，或者是局部于本函數内（靜态局部變量），或者局限于本檔案内（靜态外部變量）。

二、用static定義靜态函數

定義函數時在函數類型前加static關鍵字，剛該函數為靜态函數。如：

static int fun(int i, int j)

靜态函數的作用域僅限于所在檔案，類似于靜态外部變量。如果在多檔案程式中不同的檔案記憶體在同名的函數，則會出錯。解決辦法就是把這些函數定義為靜态函數，使不同檔案中的同名函數互不幹擾。