extern和static使用

曉乎發表於2019-07-16

1. 宣告和定義

​　　當定義一個變數的時候，就包含了對該變數宣告的過程，同時在記憶體張申請了一塊記憶體空間。如果在多個檔案中使用相同的變數，為了避免重複定義，就必須將宣告和定義分離開來。定義是建立與名字關聯的實體。宣告是讓名字為程式所知，當一個檔案想要使用其他檔案定義的某個變數，則必須包含對那個檔案的宣告：

  1. 函式和變數的宣告不會分配記憶體, 但是定義會分配相應的記憶體空間

  2. 函式和變數的宣告可以有很多次, 但是定義最多隻能有一次

  3. 函式的宣告和定義方式預設都是 extern 的, 即函式預設是全域性的

  4. 變數的宣告和定義方式預設都是區域性的, 在當前編譯單元或者檔案內可用

　　瞭解宣告和定義對static和extern的理解有輔助作用。比如extern就是在一處定義，其他檔案都只需要宣告即可，不可重複定義。

2. static＆ extern

2.1 static

　　一般區域性變數是儲存在棧區的，區域性變數的生命週期在其所在的語句塊執行結束時便結束了。但如果用static修飾區域性變數，那麼這個變數就不會儲存在棧區而是放在靜態資料區，其生命週期會一直持續到整個程式結束，該變數只在初次執行時進行初始化，且只進行一次，但是它的作用域只能是在函式裡面如下：

void print(){
     static int z = 100;
     z++;
     cout << z <<endl;
}
​
int main(){
    print();
    print();
    print();
    return 0;
}

區域性靜態變數z只能在本檔案的print函式裡面訪問，一旦超出作用域範圍，就無法訪問。

　　如果是static修飾的全域性變數，且實現的函式寫在標頭檔案（h）中，在其他檔案也可以訪問，如下：

//  a.h 
#ifndef A_H
#define A_H
#include<iostream>
using namespace std;
static char str[] = "hello";
namespace sextern {
void print1();
void Fun1();
void Fun1(){
    str[0] = 'l';
}
void print1(){
      cout << "value  " << str <<endl;
      cout << "address  " << &str <<endl;
}
}
#endif // A_H
​
​
//b.h
#ifndef B_H
#define B_H
namespace sextern{
void Fun2(){
    str[0] = 'o';
}
void print2(){
    cout << "value  " << str <<endl;
    cout << "address  " << &str <<endl;
}
#endif // B_H
​
//main.cpp
#include "a.h"
#include "b.h"
using namespace sextern;
int main(int argc, char *argv[])
{
    sextern::Fun1();
    print1();
    sextern::Fun2();
    print2();
    print1();
    return 0;
}
​
//結果如下
/*
 *  value  lello
 *  address  0x601058
 *  value  oello
 *  address  0x601058
 *  value  oello
 *  address  0x601058
 *  按 <RETURN> 來關閉視窗...
 */

發現將static全域性變數寫在標頭檔案中，所有檔案的標頭檔案的操作都會共享這個變數。

​ 　　但如果是在原始檔（cpp）中去操作這個靜態全域性變數，則這個靜態全域性變數只能在當前檔案有效，但是在另外一個檔案訪問此靜態變數，會是該變數初始的預設值，不會是其他檔案中修改的值，雖然它們有相同的初始內容，但是儲存的實體地址並不一樣。如下：

//a.h
#ifndef A_H
#define A_H
#include<iostream>
using namespace std;
static char str[] = "hello";
namespace sextern {
void Fun1();
void print1();
}
#endif // A_H
​
//a.cpp
#include "a.h"
namespace sextern {
void Fun1(){
    str[0] = 'l';
}
void print1(){
      cout << "value  " << str << endl;
      cout << "address  " << &str <<endl;
}
}
​
//c.h
#ifndef C_H
#define C_H
#include<iostream>
using  namespace std;
namespace sextern {
void Fun3();
void print3();
}
#endif // C_H
​
//c.cpp
#include "c.h"
#include "a.h"
namespace sextern {
void Fun3(){
    str[0] = 'o';
}
void print3(){
    cout << "value  " << str <<endl;
    cout << "address  " << &str <<endl;
}
}
​
​
#include "a.h"
#include "c.h"
using namespace sextern;
int main(int argc, char *argv[])
{
    sextern::Fun1();
    print1();
    sextern::Fun3();
    print3();
    print1();
    return 0;
}
​
//結果如下
/*
 *  value  lello
 *  address  0x602064
 *  value  oello
 *  address  0x60205e
 *  value  lello
 *  address  0x602064
 *  按 <RETURN> 來關閉視窗...
 */

在a.h的標頭檔案中定義了一個靜態的全域性變數x，不同檔案的函式fun1和fun3會為每個包含該標頭檔案的cpp都建立一個全域性變數，但他們都是獨立的，只在該cpp檔案共享該變數。所以一般定義static全域性變數時，都把它放在原檔案中而不是標頭檔案，從而避免多個原始檔共享，就不會給其他模組造成不必要的資訊汙染。如果想要在不同檔案共享同一個全域性變數，這個時候就要用到extern。

2.2 extern

　　當在某個檔案定義了一個全域性變數，如果要在另一個檔案去使用該變數，如果再次去定義，則會出現重複定義的問題，這個時候就需要使用到宣告，對該變數的宣告告訴編譯器該變數在其他檔案中已經定義，在此處要去引用它。上述的程式碼改成如下形式：

//b.h
#ifndef B_H
#define B_H
char str[] = "hello";   //定義一個全域性變數
#endif // B_H
​
//a.h
#ifndef A_H
#define A_H
#include<iostream>
using namespace std;
extern char str[];
namespace sextern {
void Fun1();
void print1();
}
#endif // A_H
​
//a.cpp
#include "a.h"
namespace sextern {
void Fun1(){
    str[0] = 'l';
}
void print1(){
      cout << "value  " << str << endl;
      cout << "address  " << &str <<endl;
}
}
​
//c.h
#ifndef C_H
#define C_H
#include<iostream>
using  namespace std;
extern char str[];
namespace sextern {
void Fun3();
void print3();
}
#endif // C_H
​
//c.cpp
#include "c.h"
namespace sextern {
void Fun3(){
    str[0] = 'o';
}
void print3(){
    cout << "value  " << str <<endl;
    cout << "address  " << &str <<endl;
}
}
​
//結果如下
/*
 *  value  lello
 *  address  0x602058
 *  value  oello
 *  address  0x602058
 *  value  oello
 *  address  0x602058
 *  按 <RETURN> 來關閉視窗...
 */

參考資料

詳解C/C++中的static和extern

C/C++中extern關鍵字詳解

 

 

 

相關文章