¿Qué significa “estático” en C?

he visto la palabra static utilizado en diferentes lugares en código C; ¿Es esto como una función/clase estática en C# (donde la implementación se comparte entre objetos)?

Hay un uso más que no se cubre aquí, y es como parte de una declaración de tipo de matriz como argumento de una función:

int someFunction(char arg[static 10])
{
    ...
}

En este contexto, esto especifica que los argumentos pasados ​​a esta función deben ser una matriz de tipo char con al menos 10 elementos en él. Para obtener más información, consulte mi pregunta aquí.

static significa diferentes cosas en diferentes contextos.

1. Puede declarar una variable estática en una función C. Esta variable solo es visible en la función, sin embargo, se comporta como una global en el sentido de que solo se inicializa una vez y conserva su valor. En este ejemplo, cada vez que llama foo() imprimirá un número creciente. La variable estática se inicializa solo una vez.

   void foo ()
   {
   static int i = 0;
   printf("%d", i); i++
   }
   

2. Otro uso de static es cuando implementa una función o variable global en un archivo .c pero no quiere que su símbolo sea visible fuera del .obj generado por el archivo. p.ej

   static void foo() { ... }
   

En programación C, static es una palabra clave reservada que controla tanto la duración como la visibilidad. Si declaramos una variable como estática dentro de una función, solo será visible en toda esa función. En este uso, la vida útil de esta variable estática comenzará cuando una función llame y se destruirá después de la ejecución de esa función. puedes ver el siguiente ejemplo:

#include<stdio.h> 
int counterFunction() 
{ 
  static int count = 0; 
  count++; 
  return count; 
} 

int main() 
{ 
  printf("First Counter Output = %d\n", counterFunction()); 
  printf("Second Counter Output = %d ", counterFunction()); 
  return 0; 
}

El programa anterior nos dará esta salida:

First Counter Output = 1 
Second Counter Output = 1 

Porque tan pronto como llamemos a la función, inicializará el count = 0. Y mientras ejecutamos el counterFunction destruirá la variable de conteo.

Ejemplo de ámbito de variable de varios archivos

Aquí ilustro cómo la estática afecta el alcance de las definiciones de funciones en varios archivos.

C.A

#include <stdio.h>

/*
Undefined behavior: already defined in main.
Binutils 2.24 gives an error and refuses to link.
https://stackoverflow.com/questions/27667277/why-does-borland-compile-with-multiple-definitions-of-same-object-in-different-c
*/
/*int i = 0;*/

/* Works in GCC as an extension: https://stackoverflow.com/a/3692486/895245 */
/*int i;*/

/* OK: extern. Will use the one in main. */
extern int i;

/* OK: only visible to this file. */
static int si = 0;

void a() {
    i++;
    si++;
    puts("a()");
    printf("i = %d\n", i);
    printf("si = %d\n", si);
    puts("");
}

C Principal

#include <stdio.h>

int i = 0;
static int si = 0;

void a();    

void m() {
    i++;
    si++;
    puts("m()");
    printf("i = %d\n", i);
    printf("si = %d\n", si);
    puts("");
}

int main() {
    m();
    m();
    a();
    a();
    return 0;
}

GitHub ascendente.

Compilar y ejecutar:

gcc -c a.c -o a.o
gcc -c main.c -o main.o
gcc -o main main.o a.o

Producción:

m()
i = 1
si = 1

m()
i = 2
si = 2

a()
i = 3
si = 1

a()
i = 4
si = 2

Interpretación

• hay dos variables separadas para siuno para cada archivo
• hay una sola variable compartida para i

Como de costumbre, cuanto menor sea el alcance, mejor, así que siempre declare variables static si puedes.

En la programación C, los archivos se utilizan a menudo para representar “clases” y static las variables representan miembros estáticos privados de la clase.

Qué dicen las normas al respecto

Proyecto C99 N1256 6.7.1 “Especificadores de clase de almacenamiento” dice que static es un “especificador de clase de almacenamiento”.

6.2.2/3 “Enlaces de identificadores” dice static implica internal linkage:

Si la declaración de un identificador de ámbito de archivo para un objeto o una función contiene el especificador de clase de almacenamiento estático, el identificador tiene un vínculo interno.

y 6.2.2/2 dice que internal linkage se comporta como en nuestro ejemplo:

En el conjunto de unidades de traducción y bibliotecas que constituye un programa completo, cada declaración de un identificador particular con enlace externo denota el mismo objeto o función. Dentro de una unidad de traducción, cada declaración de un identificador con enlace interno denota el mismo objeto o función.

donde “unidad de traducción es un archivo fuente después del preprocesamiento.

¿Cómo lo implementa GCC para ELF (Linux)?

Con el STB_LOCAL vinculante.

Si compilamos:

int i = 0;
static int si = 0;

y desmontar la tabla de símbolos con:

readelf -s main.o

la salida contiene:

Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
  5: 0000000000000004     4 OBJECT  LOCAL  DEFAULT    4 si
 10: 0000000000000000     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT    4 i

por lo que la unión es la única diferencia significativa entre ellos. Value es solo su compensación en el .bss sección, por lo que esperamos que difiera.

STB_LOCAL está documentado en la especificación ELF en http://www.sco.com/developers/gabi/2003-12-17/ch4.symtab.html:

STB_LOCAL Los símbolos locales no son visibles fuera del archivo de objeto que contiene su definición. Los símbolos locales del mismo nombre pueden existir en varios archivos sin interferir entre sí

lo que lo convierte en una opción perfecta para representar static.

Las variables sin estática son STB_GLOBALy la especificación dice:

Cuando el editor de enlaces combina varios archivos de objetos reubicables, no permite múltiples definiciones de símbolos STB_GLOBAL con el mismo nombre.

lo cual es coherente con los errores de enlace en múltiples definiciones no estáticas.

Si aumentamos la optimización con -O3la si El símbolo se elimina por completo de la tabla de símbolos: de todos modos no se puede utilizar desde el exterior. TODO ¿Por qué mantener las variables estáticas en la tabla de símbolos cuando no hay optimización? ¿Se pueden usar para cualquier cosa? Tal vez para la depuración.

Ver también

• análogo para static funciones: https://stackoverflow.com/a/30319812/895245
• comparar static con externque hace “lo contrario”: ¿Cómo uso extern para compartir variables entre archivos fuente?

Espacios de nombres anónimos de C++

En C++, es posible que desee utilizar espacios de nombres anónimos en lugar de estáticos, lo que logra un efecto similar, pero oculta aún más las definiciones de tipo: espacios de nombres sin nombre/anónimos frente a funciones estáticas