`static` keyword in C and C++

由于容易忘记static关键字的用法，每次搜索还得筛选一下才能得到想要的结果。故写下此文章记录。

一、C

C语言中，static可以用来修饰全局变量、局部变量和函数。

1.1 C：static修饰的全局变量

在C语言中，当一个全局变量被static修饰后，其特征：

• 在全局数据区分配内存（这点没变化）
• 仅在声明的时候初始化，如果未初始化，默认赋值为0
• 作用域为本文件内，从定义开始到文件末尾（可见性）

1.2 C：static修饰的局部变量

• 在全局数据区分配内存（原本在栈区）
• 仅能被初始化一次
• 作用域为本函数中，从定义处到该函数的末尾

来做几个小实验。
例1. 验证局部变量初始化行为

/*
 * main.c
 */
#include <stdio.h>

static int g_int_uninit;
static int g_int = 1023;

void foo(int num) {
    static int l_int_uninit;
    printf("static local uninit var = %d\n", l_int_uninit);
    static int l_int = 1;    // 调用了五次，实际上只生效了一次（**第一次被调用时**）
    l_int += num;
    printf("after foo(), static local var = %d\n", l_int);
}

int main() {
    printf("global static uninit int = %d\n", g_int_uninit);
    printf("global static int = %d\n", g_int);
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
        foo(5);
    return 0;
}

在例1的基础上，稍作小改动，声明引入了一个定义在其他文件的变量（定义在test.h中，是一个全局静态变量）。编译没问题，但是链接提示找不到符号。证明作用域确实被修改了。

1.3 C：static修饰的函数

• 修改“可见性”，仅在当前文件生效。
  这点和修饰变量时相似，注意这里的“可见性”用引号圈起来了。
  C语言里面，定义在一个文件里的函数，默认是全局可见的。而static关键字能够改变这一性质，使其仅能在当前文件中可见（可被调用）。（这个有待求证，用GCC 8.3.0实际测试是可以访问的）

  二、C++

  C++中，static关键字的作用与C中大同小异。
  相较于C，C++多了对象的概念，因此会有些更多用法。

  2.1 C++：static修饰成员函数

• 该成员函数不与类实体绑定，即能在不实例化类对象的情况下被调用。

  三、用途

3.1 单例模式的实现

C++单例设计模式的实现方法之一，借助了静态局部变量初始化以后不会再初始化的特点。（线程安全在C++11（含）标准以后支持）

class Singleton {
public:
    static Singleton* GetInstance() {
        static Singleton* s = new Singleton();    // C++11以后是线程安全的
        return s;
    }
private:
    Singleton();
    ~Singleton();
};

3.2 改变生命周期/仅初始化一次

略。

四、总结

五、参考资料

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Static_(keyword)
2. https://en.wikibooks.org/wiki/C_Programming/Variables#static
3. https://stackoverflow.com/questions/572547/what-does-static-mean-in-c