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靜態變量

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靜態變量Static Variable)在計算機編程領域指在程序執行前系統就為之靜態分配(也即在運行時中不再改變分配情況)存儲空間的一類變量。與之相對應的是在運行時只暫時存在的自動變量(即局部變量)與以動態分配方式獲取存儲空間的一些對象,其中自動變量的存儲空間在調用棧上分配與釋放。
中文名
靜態變量
外文名
static variables
分    類
變量
儲存方式
靜態
學    科
計算機
領    域
計算機編程

目錄

靜態變量概念

“靜態變量”這一術語有兩個容易混淆的定義:
  1. 語言無關的通用定義:與程序有着相同生命週期的變量;
  2. C族語言特有的定義:以static存儲類聲明的變量。
而在以Pascal為代表的許多程序語言中,所有局部變量都由系統自動分配存儲空間,而所有全局變量的存儲空間則以靜態分配的方式獲取(對應“靜態變量”),因此由於實際上“局部變量”和“全局變量”這兩個術語已足以涵蓋所有的情況,在這些程序語言中通常不使用“靜態變量”這一術語,而直接以“全局變量”代之。一般來説,在這些程序語言中,靜態變量就是全局變量,而即使在有明確區分全局和靜態變量的程序語言中,在編譯後的代碼裏二者也以相同的方式獲取存儲空間。而今術語“靜態變量”的概念則主要基於C族語言的“static”的定義(即定義2)。

靜態變量常量使用

靜態變量也可以用於存儲常數。具體來説,靜態變量(全局變量及彙編語言裏定義的符號亦同)可用const,constant或final(根據語言決定)等關鍵字標識,這時其值就會在編譯時設定,並且無法在運行時改變。編譯器通常將靜態常量與文本一起置於目標文件的文本區域,而非常量初始化數據則置於數據區;而如若有需要,有些編譯器還可選擇為其開闢專用區;為防止常數變量被錯誤的指針寫入覆蓋,亦可在這塊區域啓用內存保護機制。

靜態變量C語言

C語言及由其派生出的C++Objective-C等程序語言中,“static”是用於控制變量的生命週期和連接方式(即其作用域,亦即可見性)的保留字。確切來説,正如C族語言中的extern,auto與register這些保留字一樣,static也是一種存儲類(此處的“類”與面嚮對象語言的“”的定義不同)標識。每個變量與函數都有以上的一種存儲類標識,如果在聲明中沒有明確標識其存儲類,編譯時就會根據上下文來選擇其默認存儲類,如在源文件裏的所有文件級變量對應的默認存儲類是extern,而在函數體內的變量對應的則是auto,各存儲類的屬性如下表所列。 [1] 
存儲類名
生命週期
作用域
extern
靜態(程序結束後釋放)
外部(整個程序)
static
靜態(程序結束後釋放)
內部(僅翻譯單元,一般指單個源文件)
auto,register
函數調用(調用結束後釋放)
易見存儲類為extern的變量(包括上面提到的未明確聲明存儲類的文件級變量)匹配前段所述靜態變量的定義1,但不匹配定義2。

靜態變量作用

除明確標識出變量的生命週期外,將變量聲明為static存儲類還會根據變量屬性不同而有一些特殊的作用:
  • 對於靜態全局變量來説,針對某一源文件的以static聲明的文件級變量與函數的作用域只限於文件內(只在文件內可見),也即“內部連接”,因而可以用來限定變量的作用域
  • 對於靜態局部變量來説,在函數內以static聲明的變量雖然與自動局部變量的作用域相同(即作用域都只限於函數內),但存儲空間是以靜態分配而非默認的自動分配方式獲取的,因而存儲空間所在區域不同(一般來説,靜態分配時存儲空間於編譯時在程序數據段分配,一次分配全程有效;而自動分配時存儲空間則是於調用棧上分配,只在調用時分配與釋放),且兩次調用間變量值始終保持一致;必須注意,靜態局部變量只能初始化一次,這是由編譯器來保證實現。
  • 對於靜態成員變量來説,在C++中,在類的定義中以static聲明的成員變量屬於類變量,也即在所有類實例中共享,與之相對的就是過程變量

靜態變量C示例

在C語言中,帶有靜態變量的程序如下所示: [1] 
        #include <stdio.h>void func() {    static int x = 0; // 在對func的三次調用中,x只進行一次初始化    printf("%d\n", x); // 輸出x的值    x = x + 1;}int main(int argc, char * const argv[]) {    func(); // 輸出0    func(); // 輸出1    func(); // 輸出2    return 0;}

靜態變量C++示例

在C++中,帶有含私有靜態內部變量的類的程序如下所示:
class Request {

private:        
    static int count; // 不能為外部調用        
    string url; // 只能被成員函數調用

public:        
    Request() 
    {
        count++;
    }

    string getUrl() const { return url; }

    void setUrl(string value) 
    {
        url = value; 
    }

    static int getCount() 
    { 
        return count;
    }
};

int Request::count = 0; // count 可以在類聲明外進行初始化

參考資料
  • 1.    林昌意. C 語言程序設計[J]. 中國電力教育: 上, 2006 (0S2): 364-365.