C++ 静态数据成员 成员函数 静态变量 全局变量(1)

内存分配方式（空间角度）有三种：   

（1）从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在并且占据固定的存储单元。例如全局变量，static变量。   

用静态存储要多占内存，而且降低了程序的可读性，当调用次数多时往往弄不清静态局部变量的当前值是什么。因此，如不必要，不要多用静态局部变量。

（2）在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。   

（3）从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

补充

先看一下内存中的供用户使用的存储空间的情况。这个存储空间可以分为三部分，即：

• 程序区
• 静态存储区
• 动态存储区

图 

数据分别存放在静态存储区和动态存储区中。全局变量全部存放在静态存储区中，在程序开始执行时给全局变量分配存储单元，程序执行完毕就释放这些空间。在程序执行过程中它们占据固定的存储单元，而不是动态地进行分配和释放。

在动态存储区中存放以下数据：

• 函数形式参数。在调用函数时给形参分配存储空间。
• 函数中的自动变量(未加static声明的局部变量，详见后面的介绍)。
• 函数调用时的现场保护和返回地址等。

对以上这些数据，在函数调用开始时分配动态存储空间，函数结束时释放这些空间。在程序执行过程中，这种分配和释放是动态的，如果在一个程序中两次调用同一函数，则要进行两次分配和释放，而两次分配给此函数中局部变量的存储空间地址可能是不相同的。

先分析静态变量 全局变量等关系

1.static变量

静态变量类型说明符是static。静态变量当然属于静态存储方式，但是属于静态存储方式的量不一定就是静态变量。例如外部变量（全局变量）虽然属于静态存储方式，但是不一定是静态变量，必须由static加以定义后才能成为静态外部变量，或称静态全局变量。

2、静态局部变量

静态局部变量属于静态存储方式，它具有以下特点：

(1)静态局部变量在函数内定义 它的生存期为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。
(2)允许对构造类静态局部量赋初值 例如数组，若未赋以初值，则由系统自动赋以0值。
(3)对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值，则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值，则其值是不定的。 根据静态局部变量的特点， 可以 看出它是一种生存期为整个源程序的量。虽然离开定义它的函数后不能使用，但如再次调用定义它的函数时，它又可继续使用， 而且保存了前次被调用后留下的 值。 因此，当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时，可考虑采用静态局部变量。虽然用全局变量也可以达到上述目的，但全局变量有时会造成 意外的副作用，因此仍以采用局部静态变量为宜。

3.静态全局变量
全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static 就构 成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式， 静态全局变量当然也是静态存储方式。 这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别虽在于非静态全局 变量的作用域是整个源程序，当一个源程序由多个源文件组成时，非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 而静态全局变量则限制了其作用域， 即只在 定义该变量的源文件内有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内，只能为该源文件内的函数公用， 因此 可以避免在其它源文件中引起错误。从以上分析可以看出， 把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量 后是改变了它的作用域， 限制了它的使用范围。因此static 这个说明符在不同的地方所起的作用是不同的。

4. static 函数…..

内部函数和外部函数

函数本质上是全局的，因为一个函数要被另外的函数调用。当一个源程序由多个源文件组成时，Ｃ语言根据函数能否被其它源文件中的函数调用，将函数分为内部函数和外部函数。
1 内部函数（又称静态函数）
如果在一个源文件中定义的函数，只能被本文件中的函数调用，而不能被同一程序其它文件中的函数调用，这种函数称为内部函数。
定义一个内部函数，只需在函数类型前再加一个“static”关键字即可，如下所示：
static 函数类型 函数名(函数参数表)
{……}
关键字“static”，译成中文就是“静态的”，所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指对函数的作用域仅局限于本文件。
使用内部函数的好处是：不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名，因为同名也没有关系。

2 外部函数
外部函数的定义：在定义函数时，如果没有加关键字“static”，或冠以关键字“extern”，表示此函数是外部函数：
[extern] 函数类型 函数名(函数参数表)
{……}
调用外部函数时，需要对其进行说明：
[extern] 函数类型 函数名(参数类型表)[，函数名2(参数类型表2)……]；

[案例]外部函数应用。
（1）文件mainf.c
main()
{ extern void input(…),process(…),output(…);
input(…); process(…); output(…);
}

（2）文件subf1.c
……
extern void input(……) /*定义外部函数*/
{……}
（3）文件subf2.c
……
extern void process(……) /*定义外部 函数*/
{……}
（4）文件subf3.c
……
extern void output(……) /*定义外部函数*/
{……}
注意在定义外部函数的时候，extern关键字可以忽略。

为方便编程，c++允许声明函数时省写extern。

因此，在c++中，实际上外部函数就是我们通常使用的函数。

这里注意这样理解，我们没有为subf1,subf2,subf3的函数编写头文件，在mainf.c中也就没有include相应的头文件，但是我们可以使用它们的函数，使用gcc编译 gcc mainf.c subf1.c subf2.c subf3.c -o mainf

1、概述

　　static 声明的变量在C语言中有两方面的特征：

　　1)、变量会被放在程序的全局存储区中，这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是它与堆栈变量和堆变量的区别。　　2)、变量用static告知编译器，自己仅仅在变量的作用范围内可见。这一点是它与全局变量的区别。

　　2、问题：Static的理解

　　关于static变量，请选择下面所有说法正确的内容：

　　A、若全局变量仅在单个C文件中访问，则可以将这个变量修改为静态全局变量，以降低模块间的耦合度；

　　B、若全局变量仅由单个函数访问，则可以将这个变量改为该函数的静态局部变量，以降低模块间的耦合度；

　　C、设计和使用访问动态全局变量、静态全局变量、静态局部变量的函数时，需要考虑重入问题；

　　D、静态全局变量过大，可那会导致堆栈溢出。 

　　答案与分析：

　　对于A，B：根据本篇概述部分的说明b)，我们知道，A,B都是正确的。

　　对于C：根据本篇概述部分的说明a)，我们知道，C是正确的（所谓的函数重入问题，下面会详细阐述）。

　　对于D：静态变量放在程序的全局数据区，而不是在堆栈中分配，所以不可能导致堆栈溢出，D是错误的。

　　因此，答案是A、B、C。

　　3、问题：不可重入函数

　　曾经设计过如下一个函数，在代码检视的时候被提醒有bug，因为这个函数是不可重入的，为什么？

unsigned int sum_int( unsigned int base )
{
　unsigned int index;
　static unsigned int sum = 0; // 注意，是static类型的。 
　for (index = 1; index <= base; index++)
　{
　　sum += index;
　}
　return sum;
}
　　答案与分析：

　　所谓的函数是可重入的（也可以说是可预测的），即：只要输入数据相同就应产生相同的输出。

　　这个函数之所以是不可预测的，就是因为函数中使用了static变量，因为static变量的特征，这样的函数被称为：带“内部存储器”功能的的函数。因此如果我们需要一个可重入的函数，那么，我们一定要避免函数中使用static变量，这种函数中的static变量，使用原则是，能不用尽量不用。

　　将上面的函数修改为可重入的函数很简单，只要将声明sum变量中的static关键字去掉，变量sum即变为一个auto 类型的变量，函数即变为一个可重入的函数。

　　当然，有些时候，在函数中是必须要使用static变量的，比如当某函数的返回值为指针类型时，则必须是static的局部变量的地址作为返回值，若为auto类型，则返回为错指针。