C/C++ extern和static的使用

前言

在讲到extern和static的时候先了解一下定义和声明的基本概念

定义(define):

A variable is defined when the compiler allocates the storage for the variable，就是我们的变量个其存储的具体值相关联

声明(declared)

编译器声明这个变量的存在，宣告其类型但是并不关联某个存储的具体值

你可以声明一个变量多次，但是你只能定义其一次并且给一个范围，我们定义一个变量也是声明，但不是所有的声明都是定义

extern

我们在全局声明/定义一个变量最好的一个方法是在头文件中用关键字extern声明一个变量
在我们工程中，一般用一个头文件声明全部所需的全局变量(当然用extern)，然后在所有其他的.c文件中include这个头文件，假设我们有三个文件分别是file3.h,file1.c,file2.c
内容分别如下
var.h

extern int global_var;

var.c

#include "var.h"
#include "prog1.h" //function declarations,我们示例中没有将函数原型头文件写出来

int global_var = 33;

int increment(void) { return global_variable++ }

main.c

#include "var.h"
#include "prog1.h"
#include 
//注意我们没有include file1.c

void use_it(void){
	printf("global var : %d\n",global_var++);
}

然后我们编译 (记住不编译头文件)

gcc main.c var.c -o out.c

为什么我们的main不include var.c就知道global_var的具体值呢？因为我们说过一个全局变量只能定义一次，但是可以声明多次，global_var分别在main,c和var.c中声明了，但是只在var.c中定义，换个角度，global_var的生命周期是全局也就是整个软件的生命周期，整个软件的生命周期包含三个文件，且global_var不定义在堆栈中，而是声明在bss中，定义在initialed data区域中

static

static也是全局但是其作用域不是全局而是本文件中，所以其他的文件include一个含有static的头文件，且试图定义他会报错，因为static变量的作用域只在声明他的头文件中

还是上述的程序但是我们把extern改为static了
var.h

static int global_var;

var.c

#include "var.h"
#include "prog1.h" //function declarations,我们示例中没有将函数原型头文件写出来

int global_var = 33;

int increment(void) { return global_variable++ }

main.c

#include "var.h"
#include "prog1.h"
#include 
//注意我们没有include file1.c

void use_it(void){
	printf("global var : %d\n",global_var++);
}

开始编译发现错误

c++ static members in class

简而言之就是我们的class里面搞一个static的成员,我们知道static的作用域虽然是全局只存在于本文件，那么将一个static放在一个class中间是什么意思呢？
在Cpp的类中使用static就不再和C一样局限于定义的文件中了，在Cpp的class中用static修饰成员有以下的特点

• 当这个class建立的时候，此class内的static成员在只有一份，无论创建多少个class对象，且每个对象都是共享这个static成员的，换句话说无论多少个对象创建，class的static成员都是第一无二的，且内存中只有一份
• static成员的初始化发生在此class所有对象创建前
• 他的声明周期是全程序

我们写一个程序，写一个class，在其public中搞一个static member，且在class的构造函数中对这个static member + 1，意味着此static成员作用是统计有多少个class对象成员

static_mamber.h

using namespace std;

class Box{
public:
        static int objcount;

        Box(double l,double b, double h);

        double volume();

private:
        double length;
        double breadth;
        double height;

};

static_member.cpp

#include "static_member.h"
#include 

using namespace std;


int Box::objcount = 0; //static成员的初始化在创建所有的class对象之前
//构造函数
Box::Box(double l, double b, double h)
        :length(l),breadth(b),height(h){
                cout << "construct is called," << endl;
                objcount++;
        }

double
Box::volume(){
        return length * breadth * height;
}

main.cpp

#include "static_member.h"
#include 

using namespace std;


int main(void){
        Box Box1(3.3,1.2,1.5);
        Box Box2(8.5,6.0,2.0);

        cout << "total Box object is "<< Box::objcount << endl;

        return 0;
}

编译

g++ static_member.cpp main.cpp  -o static_member.o

得到结果

construct is called,
construct is called,
total Box object is 2

注意class是全局的也就是extern的因为在所有block({})外部的变量或者class或者函数如果不加static都默认是extern

为什么我们的static成员要先初始化，因为我们类中的对象除了static是decleared，其余的成员都是definitely，为什么？因为我们的static是全部obj共享，所以其不在固定的栈中而是，data区域中，我们要在全局显示的定义一下他，不然编译器就会报错

注意！！！
我们不能在构造函数的initialize list里面不能初始化static变量，因为static只能被初始化一遍，假如我们放在类的构造函数的初始化列表中初始化static，意味着每次创建class 对象都static都会被初始化一遍，但是static是多个对象共享，她只能被初始化一遍，所以错了，但是你放在构造函数的body中是可以的，因为body中是对static变量reassign而非初始化，所以是可行的，我们的static对象放在data区域，全局仅此一份，只能初始化一次，示例代码

class A{
public:
	static int count;
	A(int i): /*count(i)*/{ //错误！不能在initialize list里面初始化static 对象，因为每一次实例化对象都会对initialize list初始化一遍
		count = i; //可以！因为构造函数body中对static成员赋值相当于reassign
	}
};

总结

在C语言中extern修饰后的变量或者函数，可以在其他的文件中进行使用(需要include定义extern变量或者函数的头文件),但是static则不行，static和extern的作用域都是全局但是，static只允许本文件内对其修饰的变量更改，而extern允许在任何文件中更改

在C++中static修饰的是某个class的一个成员，和C中的static完全不一样，首先C++中如果在头文件中声明某个class的某个成员是static，那么我们在其他文件中可以定义他(前提include对于的头文件)，这是在C中是不行的，且C++ static member in clss意思是为此class创建一个独一无二的成员，不论你的class实例化多少次，static成员就一个，其他的class对象都是其copy，并且我们可以随时随地修改这个static成员