靜態變數

靜態變數

靜態變數（Static Variable）在計算機編程領域指在程式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）存儲空間的一類變數。與之相對應的是在運行時只暫時存在的自動變數（即局部變數）與以動態分配方式獲取存儲空間的一些對象，其中自動變數的存儲空間在調用棧上分配與釋放。

基本介紹

  • 中文名：靜態變數
  • 外文名：static variables
  • 分類：變數
  • 儲存方式：靜態
  • 學科：計算機
  • 領域：計算機編程
概念與定義,作常量使用,C族語言中的實現,不同情況下的作用,C示例,C++示例,

概念與定義

“靜態變數”這一術語有兩個容易混淆的定義：
  1. 語言無關的通用定義：與程式有著相同生命周期的變數；
  2. C族語言特有的定義：以static存儲類聲明的變數。
而在以Pascal為代表的許多程式語言中，所有局部變數都由系統自動分配存儲空間，而所有全局變數的存儲空間則以靜態分配的方式獲取（對應“靜態變數”），因此由於實際上“局部變數”和“全局變數”這兩個術語已足以涵蓋所有的情況，在這些程式語言中通常不使用“靜態變數”這一術語，而直接以“全局變數”代之。一般來說，在這些程式語言中，靜態變數就是全局變數，而即使在有明確區分全局和靜態變數的程式語言中，在編譯後的代碼里二者也以相同的方式獲取存儲空間。而今術語“靜態變數”的概念則主要基於C族語言的“static”的定義（即定義2）。

作常量使用

靜態變數也可以用於存儲常數。具體來說，靜態變數（全局變數及彙編語言里定義的符號亦同）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檔案的文本區域，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；為防止常數變數被錯誤的指針寫入覆蓋，亦可在這塊區域啟用記憶體保護機制。

C族語言中的實現

在C語言及由其派生出的C++與Objective-C等程式語言中，“static”是用於控制變數的生命周期和連線方式（即其作用域，亦即可見性）的保留字。確切來說，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”與面向對象語言的“類”的定義不同）標識。每個變數與函式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，如在源檔案里的所有檔案級變數對應的默認存儲類是extern，而在函式體內的變數對應的則是auto，各存儲類的屬性如下表所列。
存儲類名生命周期作用域
extern
靜態（程式結束後釋放）
外部（整個程式）
static
靜態（程式結束後釋放）
內部（僅翻譯單元，一般指單個源檔案）
auto,register
函式調用（調用結束後釋放）
無
易見存儲類為extern的變數（包括上面提到的未明確聲明存儲類的檔案級變數）匹配前段所述靜態變數的定義1，但不匹配定義2。

不同情況下的作用

除明確標識出變數的生命周期外，將變數聲明為static存儲類還會根據變數屬性不同而有一些特殊的作用：
  • 對於靜態全局變數來說，針對某一源檔案的以static聲明的檔案級變數與函式的作用域只限於檔案內（只在檔案內可見），也即“內部連線”,因而可以用來限定變數的作用域；
  • 對於靜態局部變數來說，在函式內以static聲明的變數雖然與自動局部變數的作用域相同（即作用域都只限於函式內），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（一般來說，靜態分配時存儲空間於編譯時在程式數據段分配，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），且兩次調用間變數值始終保持一致；必須注意，靜態局部變數只能初始化一次，這是由編譯器來保證實現。
  • 對於靜態成員變數來說，在C++中，在類的定義中以static聲明的成員變數屬於類變數，也即在所有類實例中共享，與之相對的就是過程變數。

C示例

在C語言中，帶有靜態變數的程式如下所示：
        #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;}

C++示例

在C++中，帶有含私有靜態內部變數的類的程式如下所示：
class Request {private:            static int count; // 不能為外部調用            string url; // 只能被成員函式調用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

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