从链接属性和存储类型，看static和extern关键字

在c语言中，static关键字具有“一词多义”，他可以放在变量定义前，也可以放在函数定义前，其中位于代码块内的static和代码块外的static又是不一样的；与之相伴的extern也是同样地蜜汁神奇。以下有一个例子：

int        a = 5;extern int b;static int c; int fun1(int d){int          e = 10;register int f;        static   int g=10;        extern   int a;    ......    {        int         e;        int         a;        extern int  h;        ......           }    ......    {        int x;        int e;        ......    }  ...}static int i(void){    ....}

这里面出现了许多static和extern关键字，并且在不同地方还使用了同样的标识符，如何解释各个static和extern的作用？

首先，在C中，有一个链接属性(Linkage)的概念，描述了在不同文件中的标识符实体归属的关系。

链接属性有三种：外部(external)，内部(internal)和无(none).

1.外部属性：指该属性的标识符在不同文件中都代表同一个实体，声明方法是使用关键字external，这也是最常用的方法。例如第2行就显式地声明了b是外部属性。缺省时，代码块外的变量声明/定义和函数的定义，都属于external属性，所以第1行虽然没有extern关键字，但事实上和第2行的属性并无差异。同时按照之前的定义，第4行的函数fun1，也是外部链接属性，在其他文件中可以被调用。

2.内部属性：被声明为internal的标识符在整个文件中都表示同一个实体。如果在代码块外定义的变量或者是独立的函数，想要作用域只限于本文将，就需要声明为internal类型，方法就使用关键字static，第3行就是一个声明internal属性变量的例子（然而第8行的static并不是在声明internal链接属性，后面会分析到）；第27行的函数也被声明为静态函数，即该函数只能在本文件中被访问，如果一个函数只是为了服务上层函数，而不会被单独用来实现某功能，那么就应该被声明为static类型，防止在外部被误调用，也增加了程序的可读性。

3.无属性：在代码块内，没有特别声明的变量就是none属性，表示一个独立的个体，如第6行中的int e = 10; 变量e在函数fun1的中括号内、e被再次声明前起作用，即作用域是5-10，18，24行。在第11-17行的代码段中，又新定义了一个e，因此第6行中定义的e，在这个代码段中不起作用。直到第18行代码段结束，第12行的e被回收，第6行定义的e又可以使用了。同样，在第19-23行，代码段中又新定义了e，第6行定义的e不可访问，直到23行，该代码段结束。

此外，还需要引入存储类型的概念。机器中存储变量的地方有三个：普通内存、运行堆栈、寄存器，分别对应3种类型的变量：静态变量（static）、自动（automatic）、寄存器（register）。

寄存器变量就不讲了，就是使用register关键字声明的变量，让编译器把这个值放入cpu的硬件寄存器，但事实上，编译器往往不会照做，而是忽略这个命令，因为编译器有自己的方法，自动把一些使用频繁的变量放入寄存器，提升运行效率。编译器的自动处理比程序员敲出来的代码不知道高到哪里去了。所以除非你在编写一个内存只有几十K的嵌入式芯片，把内存和寄存器的使用情况搞的一清二楚，并且关闭了编译器的自动优化，编译器或许会听你的安排。

自动类型的变量也是在代码块内部声明变量的默认类型。这些变量存储在运行堆栈内，代码块一结束，变量也就丢弃了，之前所占据的内存空间就会被拿出来继续分配。

静态变量存储在静态内存中，在程序开始运行前就会被分配，知道程序运行结束，该变量的内存地址也不会发生变化。在代码块外部定义的变量默认属于静态变量（也就是我们所说的全局变量，不过从定义上来说，全局应该包括了作用域和存储类型两方面的意义）。如果要在代码块内定义静态变量，就需要使用static关键字。在一些小规模的代码块中（典型的比如一个循环），为了保持变量值不变，而又想要这个变量具有局部作用域，以不至于在其他地方被误操作，就应当使用静态局部变量。例子中的第8行就是一个静态变量的声明。

对于静态变量和自动变量，还需要指出的是他们初始化的差别。由于静态变量在程序编译链接的时候可以预测到内存地址，所以即使不显式地初始化，其值也是0，如第3行的变量c；而20和21行中定义的变量是automatic类型的，运行时由操作系统分配堆栈，堆栈中的数据没有经过清零，所以初值是不确定的，并且运行两次，两次都可能不一样。

总结static的用法[1]：在用于定义函数时，或者用于代码块外部的变量声明时，static用于修改链接属性，从默认的external改为internal，但标识符的存储类型和作用域不受影响；当在代码块内部的变量声明时，static用于修改变量的存储类型，从automatic改为static，其链接属性和作用域不受影响。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

参考文献：[1]"C与指针", Kenneth A.Reek