static 与 extern
有待整理~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
一些基本概念：
1. 编译单元(模块)：
在IDE开发工具大行其道的今天，对于编译的一些概念很多人已经不再清楚了，很多程序员最怕的就是处理连接错误(LINK ERROR), 因为它不像编译错误那样可以给出你程序错误的具体位置，你常常对这种错误感到懊恼，但是如果你经常使用gcc，makefile等工具在linux或者嵌 入式下做开发工作的话，那么你可能非常的理解编译与连接的区别！当在VC这样的开发工具上编写完代码，点击编译按钮准备生成exe文件时，VC其实做了两 步工作，第一步，将每个.cpp(.c)和相应.h文件编译成obj文件；第二步，将工程中所有的obj文件进行LINK生成最终的.exe文件，那么错 误就有可能在两个地方产生，一个是编译时的错误，这个主要是语法错误，另一个是连接错误，主要是重复定义变量等。我们所说的编译单元就是指在编译阶段生成 的每个obj文件，一个obj文件就是一个编译单元，也就是说一个cpp(.c)和它相应的.h文件共同组成了一个编译单元，一个工程由很多个编译单元组 成，每个obj文件里包含了变量存储的相对地址等 。
2. 声明与定义的区别
函数或变量在声明时，并没有给它实际的物理内存空间，它有时候可以保证你的程序编译通过， 但是当函数或变量定义的时候，它就在内存中有了实际的物理空间，如果你在编译模块中引用的外部变量没有在整个工程中任何一个地方定义的话， 那么即使它在编译时可以通过，在连接时也会报错，因为程序在内存中找不到这个变量！你也可以这样理解， 对同一个变量或函数的声明可以有多次，而定义只能有一次!
3. extern的作用
extern有两个作用，第一个,当它与"C"一起连用时，如: extern "C" void fun(int a, int b); 则告诉编译器在编译fun这个函数名时按着C的规则去翻译相应的函数名而不是C++的， C++的规则在翻译这个函数名时会把fun这个名字变得面目全非，可能是fun@aBc_int_int#%$也可能是别的，这要看编译器的"脾气"了 (不同的编译器采用的方法不一样)，为什么这么做呢，因为C++支持函数的重载啊，在这里不去过多的论述这个问题，如果你有兴趣可以去网上搜索，相信你可 以得到满意的解释!
当extern不与"C"在一起修饰变量或函数时，如在头文件中: extern int g_Int; 它的作用就是声明函数或全局变量的作用范围的关键字，其声明的函数和变量可以在本模块或者其他模块中使用，记住它是一个声明不是定义!也就是说B模块(编译 单元)要是引用模块(编译单元)A中定义的全局变量或函数时，它只要包含A模块的头文件即可, 在编译阶段，模块B虽然找不到该函数或变量，但它不会报错，它会在连接时从模块A生成的目标代码中找到此函数。
如果你对以上几个概念已经非常明白的话，那么让我们一起来看以下几种全局变量/常量的使用区别:
1. 用extern修饰的全局变量
以上已经说了extern的作用，下面我们来举个例子,如:
在test1.h中有下列声明:
#ifndef TEST1H
#define TEST1H
extern char g_str[]; // 声明全局变量g_str
void fun1();
#endif
在test1.cpp中
#include "test1.h"
char g_str[] = "123456"; // 定义全局变量g_str
void fun1()
{
cout << g_str << endl;
}
以上是test1模块， 它的编译和连接都可以通过,如果我们还有test2模块也想使用g_str,只需要在原文件中引用就可以了
#include "test1.h"
void fun2()
{
cout << g_str << endl;
}
以上test1和test2可以同时编译连接通过，如果你感兴趣的话可以用ultraEdit打开test1.obj,你可以在里面着"123456"这 个字符串,但是你却不能在test2.obj里面找到，这是因为g_str是整个工程的全局变量，在内存中只存在一份, test2.obj这个编译单元不需要再有一份了，不然会在连接时报告重复定义这个错误!
有些人喜欢把全局变量的声明和定义放在一起，这样可以防止忘记了定义，如把上面test1.h改为
extern char g_str[] = "123456"; // 这个时候相当于没有extern
然后把test1.cpp中的g_str的定义去掉,这个时候再编译连接test1和test2两个模块时，会报连接错误，这是因为你把全局变量 g_str的定义放在了头文件之后，test1.cpp这个模块包含了test1.h所以定义了一次g_str,而 test2.cpp也包含了test1.h所以再一次定义了g_str, 这个时候连接器在连接test1和test2时发现两个g_str。如果你非要把g_str的定义放在test1.h中的话，那么就把test2的代码 中#include "test1.h"去掉 换成:
extern char g_str[];
void fun2()
{
cout << g_str << endl;
}
这个时候编译器就知道g_str是引自于外部的一个编译模块了，不会在本模块中再重复定义一个出来，但是我想说这样做非常糟糕，因为你由于无法在 test2.cpp中使用#include "test1.h", 那么test1.h中声明的其他函数你也无法使用了，除非也用都用extern修饰，这样的话你光声明的函数就要一大串，而且头文件的作用就是要给外部提 供接口使用的，所以 请记住， 只在头文件中做声明，真理总是这么简单。
2. 用static修饰的全局变量
首先，我要告诉你static与extern是一对“水火不容”的家伙，也就是说extern和static不能同时修饰一个变量；其次，static修 饰的全局变量声明与定义同时进行，也就是说当你在头文件中使用static声明了全局变量后，它也同时被定义了；最后，static修饰全局变量的作用域 只能是本身的编译单元，也就是说它的“全局”只对本编译单元有效，其他编译单元则看不到它,如:
test1.h:
#ifndef TEST1H
#define TEST1H
static char g_str[] = "123456";
void fun1();
#endif
test1.cpp:
#include "test1.h"
void fun1()
{
cout << g_str << endl;
}
test2.cpp
#include "test1.h"
void fun2()
{
cout << g_str << endl;
}
以上两个编译单元可以连接成功, 当你打开test1.obj时，你可以在它里面找到字符串"123456", 同时你也可以在test2.obj中找到它们，它们之所以可以连接成功而没有报重复定义的错误是因为虽然它们有相同的内容，但是存储的物理地址并不一样， 就像是两个不同变量赋了相同的值一样，而这两个变量分别作用于它们各自的编译单元。
也许你比较较真，自己偷偷的跟踪调试上面的代码,结果你发现两个编译单元（test1, test2）的g_str的内存地址相同，于是你下结论static修饰的变量也可以作用于其他模块，但是我要告诉你，那是你的编译器在欺骗你，大多数编 译器都对代码都有优化功能，以达到生成的目标程序更节省内存，执行效率更高，当编译器在连接各个编译单元的时候，它会把相同内容的内存只拷贝一份，比如上 面的"123456", 位于两个编译单元中的变量都是同样的内容，那么在连接的时候它在内存中就只会存在一份了， 如果你把上面的代码改成下面的样子，你马上就可以拆穿编译器的谎言:
test1.cpp:
#include "test1.h"
void fun1()
{
g_str[0] = 'a';
cout << g_str << endl;
}
test2.cpp
#include "test1.h"
void fun2()
{
cout << g_str << endl;
}
void main()
{
fun1(); // a23456
fun2(); // 123456
}
这个时候你在跟踪代码时，就会发现两个编译单元中的g_str地址并不相同，因为你在一处修改了它，所以编译器被强行的恢复内存的原貌，在内存中存在了两份拷贝给两个模块中的变量使用。
正是因为static有以上的特性，所以一般定义static全局变量时，都把它放在原文件中而不是头文件，这样就不会给其他模块造成不必要的信息污染，同样记住这个原则吧！
google了近三页的关于C语言中static的内容，发现可用的信息很少，要么长篇大论不知所云要么在关键之处几个字略过，对于想挖掘底层原理的初学者来说参考性不是很大。所以，我这篇博文博采众家之长，把互联网上的资料整合归类，并亲手编写程序验证之。
C语言代码是以文件为单位来组织的，在一个源程序的所有源文件中，一个外部变量（注意不是局部变量）或者函数只能在一个源程序中定义一次，如果有重复定义的话编译器就会报错。伴随着不同源文件变量和函数之间的相互引用以及相互独立的关系，产生了extern和static关键字。
下面，详细分析一下static关键字在编写程序时有的三大类用法：
一，static全局变量
我们知道，一个进程在内存中的布局如图1所示：
其中.text段保存进程所执行的程序二进制文件，.data段保存进程所有的已初始化的全局变量，.bss段保存进程未初始化的全局变量（其他段中还有很多乱七八糟的段，暂且不表）。在进程的整个生命周期中，.data段和.bss段内的数据时跟整个进程同生共死的，也就是在进程结束之后这些数据才会寿终就寝。
当一个进程的全局变量被声明为static之后，它的中文名叫静态全局变量。静态全局变量和其他的全局变量的存储地点并没有区别，都是在.data段（已初始化）或者.bss段（未初始化）内，但是它只在定义它的源文件内有效，其他源文件无法访问它。所以，普通全局变量穿上static外衣后，它就变成了新娘，已心有所属，只能被定义它的源文件（新郎）中的变量或函数访问。
以下是一些示例程序
file1.h如下：
- #include <stdio.h>
- void printStr();
我们在file1.c中定义一个静态全局变量hello, 供file1.c中的函数printStr访问.
- #include "file1.h"
- static char* hello = "hello cobing!";
- void printStr()
- {
- printf("%s\n", hello);
- }
file2.c是我们的主程序所在文件，file2.c中如果引用hello会编译出错
- #include "file1.h"
- int main()
- {
- printStr();
- printf("%s\n", hello);
- return 0;
- }
报错如下：
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
file2.c: In function ‘main’:
file2.c:6: 错误：‘hello’ 未声明 (在此函数内第一次使用)
file2.c:6: 错误：(即使在一个函数内多次出现，每个未声明的标识符在其
file2.c:6: 错误：所在的函数内只报告一次。)
如果我们将file2.c改为下面的形式：
- #include "file1.h"
- int main()
- {
- printStr();
- return 0;
- }
则会顺利编译连接。
运行程序后的结果如下：
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
[liujx@server235 static]$ ./file2
hello cobing!
上面的例子中，file1.c中的hello就是一个静态全局变量，它可以被同一文件中的printStr调用，但是不能被不同源文件中的file2.c调用。
二，static局部变量
普通的局部变量在栈空间上分配，这个局部变量所在的函数被多次调用时，每次调用这个局部变量在栈上的位置都不一定相同。局部变量也可以在堆上动态分配，但是记得使用完这个堆空间后要释放之。
static局部变量中文名叫静态局部变量。它与普通的局部变量比起来有如下几个区别：
1）位置：静态局部变量被编译器放在全局存储区.data（注意：不在.bss段内，原因见3）），所以它虽然是局部的，但是在程序的整个生命周期中存在。
2）访问权限：静态局部变量只能被其作用域内的变量或函数访问。也就是说虽然它会在程序的整个生命周期中存在，由于它是static的，它不能被其他的函数和源文件访问。
3）值：静态局部变量如果没有被用户初始化，则会被编译器自动赋值为0，以后每次调用静态局部变量的时候都用上次调用后的值。这个比较好理解，每次函数调用静态局部变量的时候都修改它然后离开，下次读的时候从全局存储区读出的静态局部变量就是上次修改后的值。
以下是一些示例程序：
file1.h的内容和上例中的相同，file1.c的内容如下：
- #include "file1.h"
- void printStr()
- {
- int normal = 0;
- static int stat = 0; //this is a static local var
- printf("normal = %d ---- stat = %d\n",normal, stat);
- normal++;
- stat++;
- }
为了便于比较，我定义了两个变量：普通局部变量normal和静态局部变量stat，它们都被赋予初值0；
file2.c中调用file1.h：
- #include "file1.h"
- int main()
- {
- printStr();
- printStr();
- printStr();
- printStr();
- printf("call stat in main: %d\n",stat);
- return 0;
- }
这个调用会报错，因为file2.c中引用了file1.c中的静态局部变量stat，如下：
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
file2.c: In function ‘main’:
file2.c:9: 错误：‘stat’ 未声明 (在此函数内第一次使用)
file2.c:9: 错误：(即使在一个函数内多次出现，每个未声明的标识符在其
file2.c:9: 错误：所在的函数内只报告一次。)
编译器说stat未声明，这是因为它看不到file1.c中的stat，下面注掉这一行：
- #include "file1.h"
- int main()
- {
- printStr();
- printStr();
- printStr();
- printStr();
- // printf("call stat in main: %d\n",stat);
- return 0;
- }
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
[liujx@server235 static]$ ./file2
normal = 0 ---- stat = 0
normal = 0 ---- stat = 1
normal = 0 ---- stat = 2
normal = 0 ---- stat = 3
运行如上所示。可以看出，函数每次被调用，普通局部变量都是重新分配，而静态局部变量保持上次调用的值不变。
需要注意的是由于static局部变量的这种特性，使得含静态局部变量的函数变得不可重入，即每次调用可能会产生不同的结果。这在多线程编程时可能会成为一种隐患。需要多加注意。
三，static函数
相信大家还记得C++面向对象编程中的private函数，私有函数只有该类的成员变量或成员函数可以访问。在C语言中，也有“private函数”，它就是接下来要说的static函数，完成面向对象编程中private函数的功能。
当你的程序中有很多个源文件的时候，你肯定会让某个源文件只提供一些外界需要的接口，其他的函数可能是为了实现这些接口而编写，这些其他的函数你可能并不希望被外界（非本源文件）所看到，这时候就可以用static修饰这些“其他的函数”。
所以static函数的作用域是本源文件，把它想象为面向对象中的private函数就可以了。
下面是一些示例：
file1.h如下：
- #include <stdio.h>
- static int called();
- void printStr();
file1.c如下：
- #include "file1.h"
- static int called()
- {
- return 6;
- }
- void printStr()
- {
- int returnVal;
- returnVal = called();
- printf("returnVal=%d\n",returnVal);
- }
file2.c中调用file1.h中声明的两个函数，此处我们故意调用called():
- #include "file1.h"
- int main()
- {
- int val;
- val = called();
- printStr();
- return 0;
- }
编译时会报错：
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
file1.h:3: 警告：‘called’ 使用过但从未定义
/tmp/ccyLuBZU.o: In function `main':
file2.c:(.text+0x12): undefined reference to `called'
collect2: ld 返回 1
因为引用了file1.h中的static函数，所以file2.c中提示找不到这个函数:undefined reference to 'called'
下面修改file2.c:
- #include "file1.h"
- int main()
- {
- printStr();
- return 0;
- }
编译运行：
[liujx@server235 static]$ gcc -Wall file2.c file1.c -o file2
[liujx@server235 static]$ ./file2
returnVal=6
static函数可以很好地解决不同原文件中函数同名的问题，因为一个源文件对于其他源文件中的static函数是不可见的。
有疏漏的地方望各位多多指教~~
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