Объявления переменных в файлах заголовков - статические или нет?

Статический не позволяет другому модулю компиляции извлекать эту переменную, так что компилятор может просто «встроить» значение переменной в то место, где оно используется, и не создавать для него хранилище памяти.

Во втором примере компилятор не может предположить, что какой-то другой исходный файл не будет его извлекать, поэтому он должен фактически сохранить это значение где-то в памяти.

Статический не позволяет компилятору добавлять несколько экземпляров. Это становится менее важным с защитой #ifndef, но при условии, что заголовок включен в две отдельные библиотеки, а приложение связано, будут включены два экземпляра.

static означает, что будет создаваться одна копия VAL для каждого исходного файла, в который он включен. Но это также означает, что несколько включений не приведут к нескольким определениям VAL, которые будут конфликтовать во время компоновки. В C без static вам нужно было бы убедиться, что только один исходный файл определил VAL, а другие исходные файлы объявили его extern. Обычно это можно сделать, определив его (возможно, с инициализатором) в исходном файле и поместив объявление extern в файл заголовка.

Переменные static на глобальном уровне видны только в их собственном исходном файле, независимо от того, попали ли они туда через включение или были в основном файле.

Примечание редактора: В C++ объекты const, в объявлении которых нет ключевых слов static или extern, неявно являются static.

Статическое объявление на этом уровне кода означает, что переменная видна только в текущей единице компиляции. Это означает, что только код в этом модуле увидит эту переменную.

если у вас есть файл заголовка, в котором объявлена ​​статическая переменная, и этот заголовок включен в несколько файлов C / CPP, тогда эта переменная будет «локальной» для этих модулей. Будет N копий этой переменной для N мест, в которые включен заголовок. Они никак не связаны друг с другом. Любой код в любом из этих исходных файлов будет ссылаться только на переменную, объявленную в этом модуле.

В данном конкретном случае ключевое слово static, похоже, не приносит никакой пользы. Возможно, я что-то упускаю, но это, кажется, не имеет значения - я никогда раньше не видел ничего подобного.

Что касается встраивания, то в этом случае переменная, скорее всего, встроена, но только потому, что она объявлена ​​как const. Компилятор мог бы с большей вероятностью будет встроить статические переменные модуля, но это зависит от ситуации и компилируемого кода. Нет никакой гарантии, что компилятор встроит «статику».

Предполагая, что эти объявления находятся в глобальной области (т.е. не являются переменными-членами), тогда:

статический означает «внутренняя связь». В этом случае, поскольку он объявлен как const, он может быть оптимизирован / встроен компилятором. Если вы опустите const, компилятор должен выделить память в каждой единице компиляции.

Если опустить статический, по умолчанию будет установлено значение внешний. Опять же, вас спасла constness - компилятор может оптимизировать / встроить использование. Если вы отбросите const, вы получите ошибку многократно определенные символы во время компоновки.

Статичность будет означать, что вы получаете одну копию для каждого файла, но, в отличие от других, это совершенно законно. Вы можете легко проверить это с помощью небольшого образца кода:

test.h:

static int TEST = 0;
void test();

test1.cpp:

#include <iostream>
#include "test.h"

int main(void) {
    std::cout << &TEST << std::endl;
    test();
}

test2.cpp:

#include <iostream>
#include "test.h"

void test() {
    std::cout << &TEST << std::endl;
}

Выполнение этого дает вам следующий результат:

0x446020
0x446040

В книге C (бесплатно в Интернете) есть глава о связывании, в которой более подробно объясняется значение слова «статика» (хотя правильный ответ уже дан в других комментариях): http://publications.gbdirect.co.uk/c_book/chapter4/linkage.html

Теги static и extern для переменных в файловой области определяют, доступны ли они в других единицах перевода (т. Е. В других файлах .c или .cpp).

• static обеспечивает внутреннюю связь переменной, скрывая ее от других единиц перевода. Однако переменные с внутренней связью могут быть определены в нескольких единицах перевода.

• extern обеспечивает внешнюю связь переменной, делая ее видимой для других единиц перевода. Обычно это означает, что переменная должна быть определена только в одной единице перевода.

Значение по умолчанию (если вы не указываете static или extern) - это одна из тех областей, в которых C и C++ различаются.

• В C по умолчанию переменные области файла - extern (внешняя связь). Если вы используете C, VAL - это static, а ANOTHER_VAL - extern.

• В C++ переменные в области файлов - это static (внутренняя связь) по умолчанию, если это const, и extern по умолчанию, если это не так. Если вы используете C++, VAL и ANOTHER_VAL будут static.

Из черновика Спецификация C:

6.2.2 Linkages of identifiers ... -5- If the declaration of an identifier for a function has no storage-class specifier, its linkage is determined exactly as if it were declared with the storage-class specifier extern. If the declaration of an identifier for an object has file scope and no storage-class specifier, its linkage is external.

Из черновика Спецификация C++:

7.1.1 - Storage class specifiers [dcl.stc] ... -6- A name declared in a namespace scope without a storage-class-specifier has external linkage unless it has internal linkage because of a previous declaration and provided it is not declared const. Objects declared const and not explicitly declared extern have internal linkage.

Чтобы ответить на вопрос, "статика означает, что создается только одна копия VAL, в случае, если заголовок включен более чем одним исходным файлом?" ...

НЕТ. VAL всегда будет определяться отдельно в каждом файле, который включает заголовок.

В этом случае стандарты для C и C++ действительно вызывают разницу.

In C, file-scoped variables are extern by default. If you're using C, VAL is static and ANOTHER_VAL is extern.

Обратите внимание, что современные компоновщики могут жаловаться на ANOTHER_VAL, если заголовок включен в разные файлы (одно и то же глобальное имя определено дважды), и определенно будут жаловаться, если ANOTHER_VAL был инициализирован другим значением в другом файле.

In C++, file-scoped variables are static by default if they are const, and extern by default if they are not. If you're using C++, both VAL and ANOTHER_VAL are static.

Также необходимо принять во внимание тот факт, что обе переменные обозначены как const. В идеале компилятор всегда выбирает встроенные эти переменные и не включает хранилище для них. Существует целый ряд причин, по которым можно выделить хранилище. Я могу вспомнить ...

• параметры отладки
• адрес взят из файла
• компилятор всегда выделяет память (сложные константные типы не могут быть легко встроены, поэтому становится особым случаем для базовых типов)

Переменные const в C++ имеют внутреннюю связь. Таким образом, использование static не имеет никакого эффекта.

а

const int i = 10;

one.cpp

#include "a.h"

func()
{
   cout << i;
}

two.cpp

#include "a.h"

func1()
{
   cout << i;
}

Если бы это была программа на C, вы бы получили ошибку «множественное определение» для i (из-за внешней связи).

Вы не можете объявить статическую переменную без ее определения (это потому, что модификаторы класса хранения static и extern являются взаимоисключающими). Статическая переменная может быть определена в файле заголовка, но это приведет к тому, что каждый исходный файл, который включает файл заголовка, будет иметь свою собственную частную копию переменной, что, вероятно, не то, что планировалось.

Переменные const по умолчанию статические в C++, но extern C. Поэтому, если вы используете C++, не имеет смысла, какую конструкцию использовать.

(7.11.6 C++ 2003, и в Apexndix C есть образцы)

Пример сравнения источников компиляции / ссылки как программы на C и C++:

bruziuz:~/test$ cat a.c
const int b = 22;
int main(){return 0;}
bruziuz:~/test$ cat b.c
const int b=2;
bruziuz:~/test$ gcc -x c -std=c89 a.c b.c
/tmp/ccSKKIRZ.o:(.rodata+0x0): multiple definition of `b'
/tmp/ccDSd0V3.o:(.rodata+0x0): first defined here
collect2: error: ld returned 1 exit status
bruziuz:~/test$ gcc -x c++ -std=c++03 a.c b.c 
bruziuz:~/test$ 
bruziuz:~/test$ gcc --version | head -n1
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.5) 5.4.0 20160609