理解c语言中的static

作者: ac4cac2f83c5 | 来源:发表于2015-06-18 20:30 被阅读1478次

    我们通过程序控制计算机的执行过程,就像是利用咒语来控制魔法精灵。我们要知道了精灵的名字,才能召唤他。这一个个名字便是程序里的符号,我们可以理解为变量和函数。
    符号有两个重要的属性 可见性生命周期(对于函数,他的生命周期和整个程序的执行期是相同的)。static用来修饰符号,有两种功能:改变符号的链接属性(可见性,不仅可改变变量链接属性,同样能改变函数的链接属性);改变变量的生命周期。

    可见性##

    我们知道C有局部变量(代码块内部声明)和全局变量(代码块外部声明)。
    main.c

    int c = 0;                      //全局变量
    int add(int a,int b)
    {
            c  = 1;          //全局变量c可以被访问,也就是说对add函数来说变量c是可见的
            int sum = 1;     //局部变量
            return (a+b);
    }
    
    int main()
    {
            int a = 3;  //局部变量
            int b = 4; //局部变量
            int sum = 0;  //局部变量  注意和add函数中sum变量区别
            sum = add(a,b);
    }
    
    

    对于单个文本的c文件我们可以通过作用域规则判断变量的可见性。
    下面我们看一个多文本的例子,这里我们有main.cadd.c两个c文件。
    main.c

    #include <stdio.h>
    
    extern int version;
    
    int sum = 0;
    int add(int a,int b); 
    
    int main()
    {
            sum = add(1,2);
            printf("version = %d\n",version);
    }
    
    

    执行命令gcc -c main.c -o main.o生成目标文件,然后我们通过nm命令查看main.o文件的符号表
    nm main.o

                     U add
    0000000000000000 T main
                     U printf
    0000000000000000 B sum
                     U version
    

    由上我们看到函数add,和变量version被标识为U(未定义),printf我们这里不讨论
    add.c

    int version = 0x100;           //1.00版本
    
    int add(int a,int b)
    {
            return (a+b);
    }
    

    我们查看一下add.c的目标文件add.o的符号表
    gcc -c add.c -o add.o
    nm add.o

    0000000000000000 T add
    0000000000000000 D version
    

    我们可以看到对于main.c文件中未定义的两个符号addversion在这里都有了具体的定义,我们看一下最后生成的可执行文件a.out的符号表

    000000000040055f T add
    ...
    000000000040052d T main
                     U printf@@GLIBC_2.2.5
    ...
    0000000000601048 B sum
    ...
    0000000000601040 D version
    

    我们可以看到最后生成的可执行文件中对addversion都分配了地址.
    修改一下add.c,再看一看

    
    static int version = 0x100;           //1.00版本 添加了static 修饰
    
    static int add(int a,int b)          //添加了static修饰
    {
            return (a+b);
    }
    

    查看一下此文件编译后的符号表

    0000000000000000 t add
    0000000000000000 d version
    

    我们看到,addversion两个符号的前面分别是一个小写的td,这代表着此类符号不能被外部文件链接.
    这样我们再来链接main.oadd.o会看到

    main.o:在函数‘main’中:
    main.c:(.text+0xf):对‘add’未定义的引用
    main.c:(.text+0x1b):对‘version’未定义的引用
    collect2: error: ld returned 1 exit status
    

    请体会一下static的用途

    生命周期##

    自动变量###

    c语言当中的自动变量是可以自动创建和销毁的,由编译器负责在栈空间上进行分配
    main.c

    #include <stdio.h>
    
    void fun()
    {
            int a  = 0;
            printf("%p\n",&a);  //打印自动变量a的地址
    }
    
    void pfun()
    {
            int i = 0;
            fun();
    }
    int main()
    {
            fun();
            pfun();
    }
    

    输出结果

    0x7fff3165a4ac        //位于栈空间地址
    0x7fff3165a48c
    

    我们看到自动变量a的地址是有变化的,编译器在程序执行过程中处理了对变量a的地址分配和销毁.
    我们修改下main.c文件

    #include <stdio.h>
    
    void fun()
    {
            static int a  = 0;               //增加static修饰,声明为静态变量
            printf("%p\n",&a);
    }
    
    void pfun()
    {
            int i = 0;
            fun();
    }
    
    int main()
    {
            fun();
            pfun();
    }
          
    

    输出结果

    0x601044               //低地址,数据段
    0x601044
    

    我们看到我们通过增加static修饰,变量a不再在栈上分配,其生命周期和程序的整个执行周期相同.

    static 有两种功能:改变符号的链接属性(可见性,不仅可改变变量链接属性,同样能改变函数的链接属性);改变变量的生命周期。

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