C中的静态函数

Question

在C中使函数静态有什么意义？

Answer 1

使函数static隐藏其他翻译单元,这有助于提供封装.

helper_file.c

int f1(int);        /* prototype */
static int f2(int); /* prototype */

int f1(int foo) {
    return f2(foo); /* ok, f2 is in the same translation unit */
                    /* (basically same .c file) as f1         */
}

int f2(int foo) {
    return 42 + foo;
}

main.c:

int f1(int); /* prototype */
int f2(int); /* prototype */

int main(void) {
    f1(10); /* ok, f1 is visible to the linker */
    f2(12); /* nope, f2 is not visible to the linker */
    return 0;
}

Answer 2

pmg是关于封装的点; 除了将函数隐藏在其他转换单元之外(或者更确切地说,因为它),使函数static也可以在存在编译器优化的情况下提供性能优势.

因为static无法从当前转换单元之外的任何位置调用函数(除非代码采用指向其地址的指针),否则编译器会控制所有调用点.

这意味着它可以自由地使用非标准ABI,完全内联,或执行任何其他优化,这些优化对于具有外部链接的函数可能是不可能的.

Answer 3

staticC中的关键字用于编译文件(.c而不是.h),因此该函数仅存在于该文件中.

通常,当您创建一个函数时,编译器会生成链接器可以使用的cruft,以及将函数调用链接到该函数.如果使用static关键字,则同一文件中的其他函数可以调用此函数(因为它可以在不借助链接器的情况下完成),而链接器没有信息让其他文件访问该函数.

Answer 4

看看上面的帖子,我想指出一个细节.

假设我们的主文件("main.c")如下所示:

#include "header.h"

int main(void) {
    FunctionInHeader();
}

现在考虑三种情况:

• 案例1:我们的头文件("header.h")如下所示:

  #include <stdio.h>
  
  static void FunctionInHeader();
  
  void FunctionInHeader() {
      printf("Calling function inside header\n");
  }
  

  然后在linux上执行以下命令:

  gcc main.c header.h -o main
  

  会成功的!如果一个人跑了

  ./main
  

  输出将是

  在标题内调用函数

  这是静态函数应该打印的内容.

• 案例2:我们的头文件("header.h")如下所示:

  static void FunctionInHeader();     
  

  我们还有一个文件"header.c",如下所示:

  #include <stdio.h>
  
  #include "header.h"
  
  void FunctionInHeader() {
      printf("Calling function inside header\n");
  }
  

  然后是以下命令

  gcc main.c header.h header.c -o main
  

  会出错.

• 案例3:

  与案例2类似,但现在我们的头文件("header.h")是:

  void FunctionInHeader(); // keyword static removed
  

  然后,与情况2相同的命令将成功,并且进一步执行./main将给出预期结果.

所以从这些测试(在Acer x86机器上执行,Ubuntu OS)我做了一个假设

static关键字阻止在另一个文件中定义函数,而不是在声明它的位置.

如果我错了,请纠正我.

Answer 5

C程序员使用static属性隐藏模块内的变量和函数声明,就像在Java和C++中使用公共声明和私有声明一样.C源文件扮演模块的角色.使用static属性声明的任何全局变量或函数对该模块都是私有的.类似地,没有静态属性声明的任何全局变量或函数都是公共的,并且可以由任何其他模块访问.使用静态属性尽可能保护变量和函数是一种很好的编程习惯.

Answer 6

pmg的回答很有说服力。如果您想知道静态声明如何在对象级别工作，那么下面的信息可能对您很有趣。我重用了由 pmg 编写的相同程序并将其编译成一个 .so(shared object) 文件

以下内容是在将 .so 文件转储为人类可读的内容之后

0000000000000675 f1 : f1 函数的地址

000000000000068c f2 : f2(staticc) 函数的地址

注意函数地址的不同，它意味着什么。对于使用不同 address 声明的函数，它可以很好地表示 f2 位于非常远的地方或位于目标文件的不同段中。

链接器使用称为 PLT（程序链接表）和 GOT（全局偏移表）的东西来理解他们有权链接到的符号。

现在想想 GOT 和 PLT 神奇地绑定了所有地址，一个动态部分保存了链接器可见的所有这些函数的信息。

在转储 .so 文件的动态部分后，我们得到了一堆条目，但只对f1和f2函数感兴趣。

动态部分仅保存地址0000000000000675处的f1函数的条目，而不保存f2 的条目！

Num：值大小类型绑定可视 Ndx 名称

 9: 0000000000000675    23 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 f1

就是这样！。由此可见，链接器将无法成功找到f2函数，因为它不在 .so 文件的动态部分。