一，前言

大家好，歡迎來(lái)到C語(yǔ)言深度解析專欄—關(guān)鍵字詳解第二篇，在本篇中我們將會(huì)對(duì)static關(guān)鍵字進(jìn)行詳細(xì)介紹，其中要求我們掌握我上一篇中所講到的全局變量、局部變量、作用域以及生命周期的相關(guān)概念，如果對(duì)這幾個(gè)概念比較模糊的同學(xué)可以先移步我上一篇博客，下面是博客鏈接。
C語(yǔ)言關(guān)鍵字詳解

二、認(rèn)識(shí)多文件

為了理解static修飾函數(shù)的作用，我們需要了解多文件的相關(guān)內(nèi)容

1、多文件的創(chuàng)建

這里我先介紹一下頭文件的創(chuàng)建：頭文件的創(chuàng)建與.c文件的創(chuàng)建十分相似，僅僅是在選擇的時(shí)候把c++文件改成.h而已

.h：我們稱之為頭文件，一般包含函數(shù)聲明，變量聲明，宏定義，頭文件等內(nèi)容(header)
.c: 我們稱之為源文件，一般包含函數(shù)實(shí)現(xiàn)，變量定義等 (.c:c語(yǔ)言）
多文件就是在一個(gè).h文件下，包含多個(gè).c文件，比如main.c test1.c test2.c teset3.c … …

2、為什么要有多文件

在一個(gè)公司的大型項(xiàng)目中，預(yù)期產(chǎn)品所要實(shí)現(xiàn)的功能往往是十分復(fù)雜的，所以一般都會(huì)將功能進(jìn)行模塊化處理，從而便于我們進(jìn)行代碼的復(fù)用、代碼的修改與維護(hù)以及多人協(xié)作，自然我們一個(gè)程序中就需要多個(gè).c文件

3、為什么要有頭文件

單純的使用源文件，組織項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的時(shí)候，項(xiàng)目越大越復(fù)雜維護(hù)成本會(huì)變得越來(lái)越高!
所以我們?cè)诮M織項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的時(shí)候會(huì)使用頭文件來(lái)減少大型項(xiàng)目的維護(hù)成本問(wèn)題。

補(bǔ)充：頭文件中 #pragma once 的含義

大家在創(chuàng)建一個(gè).h 頭文件的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)編譯器在頭文件的開頭會(huì)自動(dòng)加上 #pragma once

相信有許多小伙伴在曾今或者現(xiàn)在都對(duì)這東西有著深深的疑惑，其實(shí)它是用來(lái)防止頭文件被反復(fù)包含的，舉個(gè)栗子

如上所示：我在test.h中包含了頭文件<stdio.h>,但是在main.c中我又同時(shí)包含了test.h 和 stdio.h ，這就造成了stdio.h被包含了兩次，使得程序在編譯的時(shí)候?qū)tdio.h 里面的內(nèi)容拷貝了兩份，造成代碼冗余，而#pragma once 會(huì)檢查該頭文件是否已經(jīng)被包含，如若是就不在進(jìn)行拷貝。
防止頭文件反復(fù)包含的另一種方法（涉及預(yù)處理內(nèi)容，暫時(shí)不講，同學(xué)們當(dāng)作了解即可）

4、多文件在代碼中的具體體現(xiàn)

在上圖中我們?cè)趖est.c 文件中中定義了一個(gè)全局變量和一個(gè)函數(shù)，然后在test.h文件中對(duì)其進(jìn)行聲明，最后在main.c文件中對(duì)全局變量和函數(shù)進(jìn)行打印和調(diào)用，我們可以發(fā)現(xiàn)，這種做法是可行的，也就是說(shuō)：全局變量和函數(shù)可以跨文件訪問(wèn)的（這個(gè)結(jié)論在解釋下文static作用時(shí)會(huì)被用到）

三、最名不符實(shí)的關(guān)鍵字 - static

static 整體闡述

上圖是MSDN對(duì)static的解釋，翻譯過(guò)來(lái)就是：修改變量時(shí)，static關(guān)鍵字指定該變量具有靜態(tài)持續(xù)時(shí)間(在程序開始時(shí)分配，在程序結(jié)束時(shí)釋放)，并將其初始化為0，除非指定了其他值。在文件范圍中修改變量或函數(shù)時(shí)，static關(guān)鍵字指定該變量或函數(shù)具有內(nèi)部鏈接(其名稱在聲明它的文件外部不可見)。這段話讀起來(lái)沒(méi)什么具體的概念，接下來(lái)我從static 作用的三個(gè)對(duì)象來(lái)帶大家具體了解static。

1、static 修飾局部變量

圖一：test 函數(shù)里面定義的 a 是局部變量，局部變量在棧區(qū)上開辟空間，棧區(qū)的使用特點(diǎn)是進(jìn)入變量的生命周期時(shí)自動(dòng)為其開辟空間，離開變量的生命周期時(shí)自動(dòng)銷毀對(duì)應(yīng)空間，所以這里每次調(diào)用 test 函數(shù)時(shí) a 都會(huì)被重新定義并初始化為0，所以屏幕上打印的是10個(gè)1；

圖二：我們把 a 用 static 修飾后發(fā)現(xiàn)屏幕打印的是1到10，就好像每次調(diào)用完 test 函數(shù)后 a 并沒(méi)有被銷毀，而是繼續(xù)使用，下次調(diào)用 test 函數(shù)時(shí) a 直接在之前的基礎(chǔ)上進(jìn)行 ++ 操作。
所以 static 修飾局部變量的作用是：改變局部變量的生命周期，本質(zhì)上是改變了局部變量的存儲(chǔ)位置，讓局部變量不再是在棧區(qū)上開辟空間，而是直接在靜態(tài)區(qū)上開辟空間，從而使得局部變量擁有和全局變量一樣的生命周期，即隨著整個(gè)程序生成和銷毀。

更深入的理解 static 修飾局部變量的作用：圖三，我們的程序從源文件(.c文件)變成可執(zhí)行程序(.exe文件)需要經(jīng)過(guò)編譯鏈接運(yùn)行三個(gè)環(huán)節(jié)，而編譯環(huán)節(jié)又分為預(yù)處理、編譯、匯編三個(gè)階段，在匯編階段，編譯器會(huì)把我們的C語(yǔ)言代碼轉(zhuǎn)換成匯編代碼，而每一條C語(yǔ)言語(yǔ)句都對(duì)應(yīng)著多句匯編代碼，然而在圖三中，我們可以觀察到，只有 static int a = 0; 這條語(yǔ)句沒(méi)有對(duì)應(yīng)的匯編代碼，也就是說(shuō)，C語(yǔ)言在編譯的時(shí)候會(huì)直接跳過(guò)這條語(yǔ)句。
本質(zhì)上是：在編譯環(huán)節(jié)的編譯階段編譯器就會(huì)為被 static 修飾的局部變量分配空間，所以C程序在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)直接跳過(guò) static 修飾的語(yǔ)句，也就是說(shuō)，在第二次及以上甚至第一次調(diào)用 test 函數(shù)時(shí) static int a = 0; 這條語(yǔ)句都不會(huì)被執(zhí)行。

補(bǔ)充：內(nèi)存分布：

要弄清楚這個(gè)問(wèn)題，我們首先得知道內(nèi)存布局是怎樣的：

如圖，左邊是內(nèi)存的具體劃分，右邊是內(nèi)存的大概劃分，在C語(yǔ)言階段我們只需要記住右邊的圖就可以了，從圖中我們可以看到，局部變量的內(nèi)存開辟是在棧區(qū)上的，而棧區(qū)的特點(diǎn)是進(jìn)入代碼塊開辟空間，離開代碼塊釋放空間，所以局部變量的作用域和生命周期只在代碼塊內(nèi)，而用static的變量則直接在靜態(tài)區(qū)開辟空間，所以變量的生命周期得到延長(zhǎng)。

2、static修飾全局變量

圖一圖二對(duì)比分析：我在Add.c中定義了一個(gè)全局變量g_val，因?yàn)槿肿兞烤哂型獠挎溄訉傩裕晕抑恍枰趖est.c中對(duì)g_val進(jìn)行聲明之后就可以正常使用了，但是當(dāng)我用 static 來(lái)修飾g_val時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，編譯器說(shuō)g_val是無(wú)法解析的外部符號(hào)；
所以 static 修飾全局變量的作用是：改變了全局變量的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn))，使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn))，給我們的感覺是全局變量的作用域變小了。

3、static修飾函數(shù)

圖一圖二對(duì)比分析：這里和 static 修飾全局變量非常類似，我在Add.c中定義了一個(gè)Add函數(shù)，因?yàn)楹瘮?shù)也具有外部鏈接屬性，所以我只需要在test.c中對(duì)Add函數(shù)進(jìn)行聲明之后就可以正常使用了，但是當(dāng)我用 static 來(lái)修飾Add函數(shù)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，編譯器說(shuō)Add是無(wú)法解析的外部符號(hào)；
所以 static 修飾函數(shù)的作用是：改變了函數(shù)的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn))，使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn))，給我們的感覺是函數(shù)的作用域變小了。

四、總結(jié)

• 1、 全局變量和函數(shù)是可以跨文件訪問(wèn)的，因?yàn)橛幸欢ㄒ?guī)模的項(xiàng)目，一定是多文件的，多個(gè)文件之間，后續(xù)一定要進(jìn)行數(shù)據(jù)“交互”(test.h test.c main.c) ，如果不能跨文件訪問(wèn)，數(shù)據(jù)"交互"成本會(huì)非常高，所以C語(yǔ)言在設(shè)計(jì)的時(shí)候就規(guī)定了全局變量和函數(shù)可以跨文件訪問(wèn)
• 2、 static 修飾局部變量的作用：改變局部變量的生命周期，本質(zhì)上是改變了局部變量的存儲(chǔ)位置，讓局部變量不再是在棧區(qū)上開辟空間，而是直接在靜態(tài)區(qū)上開辟空間，從而使得局部變量擁有和全局變量一樣的生命周期，即隨著整個(gè)程序生成和銷毀。
• 3、static 修飾全局變量的作用：改變了全局變量的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn))，使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn))。
• 4、static 修飾函數(shù)的作用是：改變了函數(shù)的外部鏈接屬性(可以在其他源文件內(nèi)被訪問(wèn))，使其變成內(nèi)部連接屬性(只能在本文件內(nèi)部被訪問(wèn))。