C++小碗菜之五：关键字static

“一个人的命运啊，当然要靠自我奋斗，但也要考虑到历史的行程。”     ——2009年4月23日在视察中国联合工程公司时的讲话

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前言

static在局部作用域中的作用

给出例子：

修改上面给出的例子：

为什么不使用全局变量，而是使用 static 变量

作用域限制

static在文件作用域中的作用

结束语

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总阅读时间约为 10~15分钟。

前言

在编程中，变量的作用域和生命周期是至关重要的概念。我们在函数中定义的局部变量通常在函数执行完毕后销毁，下一次调用时重新初始化。然而，有时我们需要变量在多次函数调用之间保留其值，而不被其他模块轻易访问。这就引出了 static 变量 的重要性。本文将详细解析 static 变量的特点及其在不同场景中的应用，同时对比它与全局变量的优缺点，并通过代码示例说明其作用域的限制。 

static在局部作用域中的作用

通常，函数中定义的局部变量在函数作用域结束时消失。当再次调用这个函数时，会重新创建该变量的存储空间，其值会被重新初始化。

给出例子：

#include <iostream>void example() {int x = 0; // 每次调用函数都会重新初始化 x 为 0x++;std::cout << "x: " << x << std::endl;}int main() {example(); // 输出 x: 1example(); // 输出 x: 1example(); // 输出 x: 1return 0;}

在这个例子中，每次调用 example，局部变量 x 的值都会从 0 重新开始。

修改上面给出的例子：

如果想使局部变量的值在程序的整个生命期里仍然存在，我们可以定义函数的局部变量为static（静态的），并给它一个初始值。初始化只在函数第一次调用时执行，函数调用之间变量的值保持不变。

#include <iostream>void example() {static int x = 0;x++;std::cout << "x: " << x << std::endl;}int main() {example(); // 输出 x: 1example(); // 输出 x: 2example(); // 输出 x: 3return 0;}

在这个例子中，我们定义函数的局部变量 x 为static（静态的），并给它一个初始值，在函数的后续调用中，x 保留上次调用后的值，而不是重新初始化。

为什么不使用全局变量，而是使用 static 变量

作用域限制

全局变量：在整个程序中可访问，任何函数都可以随意读取和修改其值。这种广泛的可见性容易导致意外的修改或难以追踪的错误。

static 局部变量：作用域仅限于定义它的函数，避免了其他代码模块无意间修改或依赖它。这种限制帮助局部化错误，使问题更容易排查。

static在文件作用域中的作用

static的第二层意思和前面的含义相关，即“在某个作用域外不可访问”。当应用static于函数名和所有函数外部的变量时，它的意思是“在文件的外部不可以使用这个名字”。函数名或变量是局部于文件的；我们

说它具有文件作用域（file scope）。例如，编译和链接下面两个文件会引起链接器错误。

File1.cpp

#include <iostream>int globalVar = 10; // 全局变量，其他文件也可以访问static int fileStaticVar = 20; // 静态变量，仅限于本文件void globalFunction() {std::cout << "This is a global function." << std::endl;}static void fileStaticFunction() {std::cout << "This is a file static function." << std::endl;}

File2.cpp

#include <iostream>// 声明 file1.cpp 中的全局变量和函数extern int globalVar;extern void globalFunction();int main() {std::cout << "Accessing globalVar: " << globalVar << std::endl; // OKglobalFunction(); // OKstd::cout << fileStaticVar << std::endl; // 错误：无法访问 fileStaticVarfileStaticFunction(); // 错误：无法调用 fileStaticFunctionreturn 0;}

编译并链接：

g++ file1.cpp file2.cpp -o program

编译结果说明：

·  fileStaticVar 和 fileStaticFunction 是 file1.cpp 的私有实现，不能被 file2.cpp 访问。

·  file1PublicFunction 是 file1.cpp 中对外暴露的接口，可以被 file2.cpp 调用。

结束语

通过本文的介绍，我们深入了解了 static 变量在 C++ 中的应用及其与全局变量的不同之处。静态变量不仅可以在函数间保留状态，还能够通过文件作用域限制外部访问，提高模块的安全性和封装性。合理使用 static 变量能够帮助我们在编程中减少错误、提高代码的可维护性。

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