static定义全局变量的分析

看到有一位同学在头文件中这么写：

1 static const wchar_t* g_str1 = …
2 static const wchar_t* g_str2 = …

这种定义变量的方式我从来没有见过，而且它还能顺利通过编译，于是我很想知道编译器是如何处理这种变量定义的。

 

定义全局变量时使用static，意味着该变量的作用域只限于定义它的源文件中，其它源文件不能访问。既然这种定义方式出现在头文件中，那么可以很自然地推测：包含了该头文件的所有源文件中都定义了这些变量，即该头文件被包含了多少次，这些变量就定义了多少次。

 

假如将上面两行代码的static去掉，编译的时候就会出现变量重定义的错误，这进一步证实了上面的推测，因为没有static的话变量的作用域是全局的，定义了两个以上的同名变量就会出现该错误。

 

推测终究是推测，要真正证实这个推测还要通过写代码来验证。验证的方式是：在头文件中使用static定义变量，在多个源文件中包含该头文件，然后在每个源文件中输出变量的地址，同时在一个源文件中改变变量的值并输出，在另一个源文件中也输出。如果每个源文件的输出都不同，则推测得证；否则推测是错误的。

 

下面是定义变量的头文件的代码：

1 //Header.h
2 #pragma once
3
4 static int g_int = 3;

 

接下来在另一个头文件中声明两个测试函数：

1 //Functions.h
2 #pragma once
3
4 void TestSource1();
5 void TestSource2();

 

分别在两个源文件中定义这两个测试函数：

01 //Source1.cpp
02 #include <stdio.h>
03 #include "Header.h"
04
05 void TestSource1() {
06
07     wprintf(L"g_int's address in Source1.cpp: %08x\n", &g_int);
08     g_int = 5;
09     wprintf(L"g_int's value in Source1.cpp: %d\n", g_int);
10 }

1 //Source2.cpp
2 #include <stdio.h>
3 #include "Header.h"
4
5 void TestSource2() {
6
7     wprintf(L"g_int's address in Source2.cpp: %08x\n", &g_int);
8     wprintf(L"g_int's value in Source2.cpp: %d\n", g_int);
9 }

 

最后在main函数中调用这两个测试函数：

1 //Main.cpp
2 #include "Functions.h"
3
4 int wmain() {
5
6     TestSource1();
7     TestSource2();
8 }

 

运行该程序：

 

可以看到，虽然在代码中好像使用了相同的变量，但是实际上使用的是不同的变量，在每个源文件中都有单独的变量。所以，在头文件中定义static变量会造成变量多次定义，造成内存空间的浪费，而且也不是真正的全局变量。应该避免使用这种定义方式。

 

作为对比，下面使用正确的方式来定义全局变量：

1 //Header.h
2 #pragma once
3
4 extern int g_int;

01 //Source1.cpp
02 #include <stdio.h>
03 #include "Header.h"
04
05 int g_int = 3;
06
07 void TestSource1() {
08
09     wprintf(L"g_int's address in Source1.cpp: %08x\n", &g_int);
10     g_int = 5;
11     wprintf(L"g_int's value in Source1.cpp: %d\n", g_int);
12 }

 

其它文件不变。

 

运行程序：

可以看到，这次两个源文件中使用的都是同一个变量。要注意的是，使用extern声明变量时不能带有初始值，否则仍然属于变量定义，会出现变量重定义的错误。

 

 

static的三种使用方式

(1)局部静态变量 
(2)外部静态变量/函数 
(3)静态数据成员/成员函数 

引用static变量要小心

因为static的局部性，全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的。准确地讲从定义之处开始到文件结尾。

1. 如果在头文件中定义static变量，被多个文件引用，编译可以顺利通过！即该头文件被包含了多少次，这些变量就定义了多少次。

2. 在C++类中定义的静态变量也不能在头文件中初始化，一定要在cpp中初始化。问题比较难发现。

2.1  比如 test.cpp 引用类 testclass，在testclass类中定义静态变量，并在testclass.h中初始化

class testclass{
static string teststr;
}
string testclass::teststr="";

class testclass{
static string teststr;
}
string testclass::teststr="";

编译运行都没有问题

2.2  在定义一个类myclass，在myclass.cpp中

#include “testclass.h”

#include “testclass.h”

test.cpp中 添加 #include "myclass.h"

再编译就出错了，认为teststr被定义了多次。

multiple definition of `cgi::testclass::teststr'