1)extern修饰变量的声明
如果文件a.c需要引用b.c中变量int v,就可以在a.c中声明extern int v,然后就可以引用变量v。
2)extern修饰函数的声明
如果文件a.c需要引用b.c中的函数,比如在b.c中原型是int fun(int mu),那么就可以在a.c中声明extern int fun(int mu),然后就能使用fun来做任何事情。就像变量的声明一样,extern int fun(int mu)可以放在a.c中任何地方,而不一定非要放在a.c的文件作用域的范围中。
3)extern修饰符可用于指示c或者c++函数的调用规范。
比如在c++中调用c库函数,就需要在c++程序中用extern “c”声明要引用的函数。这是给链接器用的,告诉链接器在链接的时候用c函数规范来链接。主要原因是c++和c程序编译完成后在目标代码中命名规则不同。
阻止一个变量被改变,可以使用const关键字。在定义该const变量时,通常需要对它进行初始化,因为以后就没有机会再去改变它了;
1.对指针来说,可以指定指针本身为const,也可以指定指针所指的数据为const,或二者同时指定为const;
2.在一个函数声明中,const可以修饰形参,表明它是一个输入参数,在函数内部不能改变其值;
3.对于类的成员函数,若指定其为const类型,则表明其是一个常函数,不能修改类的成员变量,类的常对象只能访问类的常成员函数;
4.对于类的成员函数,有时候必须指定其返回值为const类型,以使得其返回值不为“左值”。
const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员,也可以访问const对象内的所有数据成员;
5.非const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员,但不可以访问const对象的任意数据成员;
一个没有明确声明为const的成员函数被看作是将要修改对象中数据成员的函数,而且编译器不允许它为一个const对象所调用。因此const对象只能调用const成员函数。
const类型变量可以通过类型转换符const_cast将const类型转换为非const类型;
const类型变量必须定义的时候进行初始化,因此也导致如果类的成员变量有const类型的变量,那么该变量必须在类的初始化列表中进行初始化;
对于函数值传递的情况,因为参数传递是通过复制实参创建一个临时变量传递进函数的,函数内只能改变临时变量,但无法改变实参。则这个时候无论加不加const对实参不会产生任何影响。但是在引用或指针传递函数调用中,因为传进去的是一个引用或指针,这样函数内部可以改变引用或指针所指向的变量,这时const 才是实实在在地保护了实参所指向的变量。因为在编译阶段编译器对调用函数的选择是根据实参进行的,所以,只有引用传递和指针传递可以用是否加const来重载。一个拥有顶层const的形参无法和另一个没有顶层const的形参区分开来。
1、静态全局变量
在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下:
#include
using namespace std;
static int n; //定义静态全局变量
void fn()
{
n ;
cout<
静态全局变量有以下特点:
- 该变量在全局数据区分配内存;
- 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化);
- 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的;
静态变量都在全局数据区分配内存,包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下图:
代码区
全局数据区
堆区
栈区
一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现,example 1中的代码中将
static int n; //定义静态全局变量
改为
int n; //定义全局变量
程序照样正常运行。
的确,定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享,但定义静态全局变量还有以下好处:
静态全局变量不能被其它文件所用;
其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突;
您可以将上述示例代码改为如下:
//file1
#include
using namespace std;
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
int main(void)
{
n = 20;
cout<
using namespace std;
extern int n;
void fn()
{
n ;
cout<
编译并运行这个程序,您就会发现上述代码可以分别通过编译,但运行时出现错误。试着将
static int n; //定义静态全局变量
改为
int n; //定义全局变量
再次编译运行程序,细心体会全局变量和静态全局变量的区别。
2、静态局部变量
在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。
我们先举一个静态局部变量的例子,如下:
#include
using namespace std;
void fn();
int main(void)
{
fn();
fn();
fn();
return 0;
}
void fn()
{
static int n = 10;
cout<
通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。
但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。
静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值。
静态局部变量有以下特点:
(1)该变量在全局数据区分配内存;
(2)静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化,即以后的函数调用不再进行初始化;
(3)静态局部变量一般在声明处初始化,如果没有显式初始化,会被程序自动初始化为0;
(4)它始终驻留在全局数据区,直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域,当定义它的函数或语句块结束时,其作用域随之结束;
定义和声明的区别
如果是指变量的声明和定义
从编译原理上来说,声明是仅仅告诉编译器,有个某类型的变量会被使用,但是编译器并不会为它分配任何内存。而定义就是分配了内存。
如果是指函数的声明和定义
声明:一般在头文件里,对编译器说:这里我有一个函数叫function() 让编译器知道这个函数的存在。
定义:一般在源文件里,具体就是函数的实现过程 写明函数体。
static的作用
1.先来介绍它的第一条也是最重要的一条:隐藏。(static函数,static变量均可)
当同时编译多个文件时,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。
举例来说明。同时编译两个源文件,一个是a.c,另一个是main.c。
//a.c
char a = 'a'; // global variable
void msg()
{
printf("hello\n");
}
//main.c
int main()
{
extern char a; // extern variable must be declared before use
printf("%c ", a);
(void)msg();
return 0;
}
程序的运行结果是:
a hello
为什么在a.c中定义的全局变量a和函数msg能在main.c中使用?前面说过,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性,其它的源文件也能访问。此例中,a是全局变量,msg是函数,并且都没有加static前缀,因此对于另外的源文件main.c是可见的。
如果加了static,就会对其它源文件隐藏。例如在a和msg的定义前加上static,main.c就看不到它们了。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量,而不必担心命名冲突。static可以用作函数和变量的前缀,对于函数来讲,static的作用仅限于隐藏.
2.static的第二个作用是保持变量内容的持久。(static变量中的记忆功能和全局生存期)
存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和static变量,只不过和全局变量比起来,static可以控制变量的可见范围,说到底static还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见
ps:如果作为static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。
程序举例:
#include
int fun(){
static int count = 10; //在第一次进入这个函数的时候,变量a被初始化为10!并接着自减1,以后每次进入该函数,a
return count--; //就不会被再次初始化了,仅进行自减1的操作;在static发明前,要达到同样的功能,则只能使用全局变量:
}
int count = 1;
int main(void)
{
printf("global\t\tlocal static\n");
for(; count <= 10; count)
printf("%d\t\t%d\n", count, fun());
return 0;
}
程序的运行结果是:
global local static
1 10
2 9
3 8
4 7
5 6
6 5
7 4
8 3
9 2
10 1
---基于以上两点可以得出一个结论: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。
3.static的第三个作用是默认初始化为0(static变量)
其实全局变量也具备这一属性,因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区,内存中所有的字节默认值都是0x00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵,我们可以一个一个地把所有元素都置0,然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的,就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用,但又觉得每次在字符数组末尾加‘\0’;太麻烦。如果把字符串定义成静态的,就省去了这个麻烦,因为那里本来就是‘\0’;不妨做个小实验验证一下。
#include
int a;
int main()
{
int i;
static char str[10];
printf("integer: %d; string: (begin)%s(end)", a, str);
return 0;
}
程序的运行结果是:
integer: 0; string: (begin) (end)
最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏,其次因为static变量存放在静态存储区,所以它具备持久性和默认值0.
4.static的第四个作用:c 中的类成员声明static(有些地方与以上作用重叠)
在类中声明static变量或者函数时,初始化时使用作用域运算符来标明它所属类,因此,静态数据成员是类的成员,而不是对象的成员,这样就出现以下作用:
(1)类的静态成员函数是属于整个类而非类的对象,所以它没有this指针,这就导致 了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数。
(2)不能将静态成员函数定义为虚函数。
(3)由于静态成员声明于类中,操作于其外,所以对其取地址操作,就多少有些特殊 ,变量地址是指向其数据类型的指针 ,函数地址类型是一个“nonmember函数指针”。
(4)由于静态成员函数没有this指针,所以就差不多等同于nonmember函数,结果就 产生了一个意想不到的好处:成为一个callback函数,使得我们得以将c 和c-based x w indow系统结合,同时也成功的应用于线程函数身上。 (这条没遇见过)
(5)static并没有增加程序的时空开销,相反她还缩短了子类对父类静态成员的访问 时间,节省了子类的内存空间。
(6)静态数据成员在<定义或说明>时前面加关键字static。
(7)静态数据成员是静态存储的,所以必须对它进行初始化。 (程序员手动初始化,否则编译时一般不会报错,但是在link时会报错误)
(8)静态成员初始化与一般数据成员初始化不同:
初始化在类体外进行,而前面不加static,以免与一般静态变量或对象相混淆;
初始化时不加该成员的访问权限控制符private,public等;
初始化时使用作用域运算符来标明它所属类;
所以我们得出静态数据成员初始化的格式:
<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>
(9)为了防止父类的影响,可以在子类定义一个与父类相同的静态变量,以屏蔽父类的影响。这里有一点需要注意:我们说静态成员为父类和子类共享,但我们有重复定义了静态成员,这会不会引起错误呢?不会,我们的编译器采用了一种绝妙的手法:name-mangling 用以生成唯一的标志。
静态变量什么时候初始化
初始化只有一次,但是可以多次赋值,在主程序之前,编译器已经为其分配好了内存。
静态局部变量和全局变量一样,数据都存放在全局区域,所以在主程序之前,编译器已经为其分配好了内存,但在c和c 中静态局部变量的初始化节点又有点不太一样。在c中,初始化发生在代码执行之前,编译阶段分配好内存之后,就会进行初始化,所以我们看到在c语言中无法使用变量对静态局部变量进行初始化,在程序运行结束,变量所处的全局内存会被全部回收。
而在c 中,初始化时在执行相关代码时才会进行初始化,主要是由于c 引入对象后,要进行初始化必须执行相应构造函数和析构函数,在构造函数或析构函数中经常会需要进行某些程序中需要进行的特定操作,并非简单地分配内存。所以c 标准定为全局或静态对象是有首次用到时才会进行构造,并通过atexit()来管理。在程序结束,按照构造顺序反方向进行逐个析构。所以在c 中是可以使用变量对静态局部变量进行初始化的。