为了清楚地理解static的3种用法,必须首先了解C语言中每个标识符都具有的作用域、链接和存储持续期等特性的含义。在ISO C99标准中,其定义如下:
①对象的作用域指的是它仅在程序的某个区域中是可见的(即可以使用)。常见的作用域有文件作用域和块作用域。
②对象的存储持续期决定对象的生命周期,即在程序执行某段区间中为对象保留存储区。有两种类型的存储持续期:静态的和自动的。静态存储持续期的对象的生命周期为程序执行的全过程,它的值在程序启动前仅初始化一次。
③链接指的是在不同作用域中声明的或者同一个作用域中多次声明的标识符可以引用相同的对象或函数。有3种类型的链接:外部、内部和无。在情况②和③中,static分别用来修饰全局变量glob-al和函数foo,改变它们的链接特性,使它们具有内部链接。也就是说,只有在定义它们的翻译单元或者文件内才能使用它们,这对于创建模块化的软件非常重要。
与static相反,extern修饰的对象或函数具有外部链接。对于那些暴露给外部使用的接口函数应该使用ex-tern限定,那些非接口函数,例如工具函数或与实现细节相关的函数,则应该显式地使用static限定。这是因为如果函数声明不带任何存储类说明符,那么它具有外部链接就好像使用了extern一样。
在情况①中,static用来修饰局部变量local,将local的存储持续期由自动的改变为静态的,这样在foo函数的多次调用间会为其保留值。注意作用域、链接和存储持续期特性之间是正交的。例如在情况①中,虽然变量local的存储持续期变成静态的,但是它的作用域仍然是块作用域。
3 volatile
volatile关键字用来声明这样的对象,它们的值可能由于程序控制之外的事件而被潜在改变。volatile强制编译器不会对其所限定的对象进行任何优化,每次读写都必须访问实际的存储器而不能使用寄存器中的副本。在实践中,它大量的用来描述一个对应于内存映射的输入/输出端口,例如飞利浦公司LPC21xx系列ARM处理器的向量地址寄存器定义为:
#define VICVectAddr (*((volatile unsigned long*)0xFFFFF030))
其次,中断服务例程中使用的非自动变量或者多线程应用程序中多个任务共享的变量也必须使用volatile进行限定。例如在下面的示例中,如果没有使用volatile限定g_Flag变量,编译器看到在foo函数中并没有修改g_Flag,可能只执行一次g_Flag读操作并将g_Flag的值缓存在寄存器中,以后每次g_Flag读操作都使用寄存器中的缓存值而不进行存储器访问,导致some_action函数永远无法执行。
4 Dacked
在嵌入式软件编程中,经常需要精确控制结构体在内存中的布局和访问非自然对齐的数据,但是C语言标准中并没有统一的规定而是留给编译器厂商自行处理。在ARM C编译器中,使用__packed关键字将任何类型的对齐设置为1字节。在实践中,__packed主要有两个功能:其一,当它修饰指针时,表示此指针指向的地址是非自然对齐的,编译器会生成特殊的代码以确保获得正确的结果;其二,当它修饰结构体、联合或它们中的域时,可以用来创建没有填充的结构。