Deklarasi variabel dalam file header - statis atau tidak?

Ketika melakukan refactoring beberapa #definessaya menemukan deklarasi yang mirip dengan berikut ini di file header C ++:

static const unsigned int VAL = 42;
const unsigned int ANOTHER_VAL = 37;

Pertanyaannya adalah, apa bedanya, jika ada, yang akan dihasilkan oleh statis? Perhatikan bahwa beberapa penyertaan header tidak dimungkinkan karena #ifndef HEADER #define HEADER #endiftrik klasik (jika itu penting).

Apakah statik berarti hanya satu salinan VALyang dibuat, jika header disertakan oleh lebih dari satu file sumber?

The staticberarti bahwa akan ada satu salinan dari VALdibuat untuk setiap file sumber itu termasuk dalam. Tetapi juga berarti bahwa beberapa inklusi tidak akan menghasilkan beberapa definisi VALyang akan bertabrakan pada link waktu. Di C, tanpa staticAnda perlu memastikan bahwa hanya satu file sumber yang ditentukan VALsedangkan file sumber lainnya mendeklarasikannya extern. Biasanya seseorang akan melakukan ini dengan mendefinisikannya (mungkin dengan penginisialisasi) dalam file sumber dan meletakkan externdeklarasi di file header.

static variabel di tingkat global hanya terlihat di file sumbernya sendiri apakah variabel tersebut sampai di sana melalui penyertaan atau berada di file utama.

Catatan editor: Dalam C ++, constobjek tanpa kata kunci staticnor externdalam deklarasinya secara implisit static.

The staticdan externtag pada variabel-file scoped menentukan apakah mereka dapat diakses dalam unit terjemahan lain (yaitu lain .catau .cppfile).

• staticmemberikan hubungan internal variabel, menyembunyikannya dari unit terjemahan lain. Namun, variabel dengan tautan internal dapat ditentukan dalam beberapa unit terjemahan.

• externmemberikan hubungan eksternal variabel, membuatnya terlihat oleh unit terjemahan lain. Biasanya ini berarti bahwa variabel hanya harus ditentukan dalam satu unit terjemahan.

Defaultnya (ketika Anda tidak menentukan staticatau extern) adalah salah satu area di mana C dan C ++ berbeda.

• Di C, variabel cakupan file adalah extern(tautan eksternal) secara default. Jika Anda menggunakan C, VALis staticdan ANOTHER_VALis extern.

• Dalam C ++, variabel cakupan file adalah static(tautan internal) secara default jika ada const, dan externsecara default jika tidak. Jika Anda menggunakan C ++, VALdan ANOTHER_VALare static.

Dari draf spesifikasi C :

6.2.2 Kaitan pengenal ... -5- Jika deklarasi pengenal untuk suatu fungsi tidak memiliki penentu kelas penyimpanan, penautannya ditentukan persis seolah-olah ia dideklarasikan dengan penentu kelas penyimpanan di luar. Jika deklarasi pengenal untuk suatu objek memiliki cakupan file dan tidak ada penentu kelas penyimpanan, tautannya bersifat eksternal.

Dari draf spesifikasi C ++ :

7.1.1 - Penentu kelas penyimpanan [dcl.stc] ... -6- Nama yang dideklarasikan dalam ruang lingkup namespace tanpa penentu kelas penyimpanan memiliki hubungan eksternal kecuali ia memiliki hubungan internal karena deklarasi sebelumnya dan asalkan tidak menyatakan const. Objek yang dideklarasikan const dan tidak secara eksplisit dideklarasikan secara eksternal memiliki keterkaitan internal.

Statis akan berarti Anda mendapatkan satu salinan per file, tetapi tidak seperti yang lain mengatakan itu legal untuk melakukannya. Anda dapat dengan mudah mengujinya dengan contoh kode kecil:

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;
}

Menjalankan ini memberi Anda keluaran ini:

0x446020
0x446040

constvariabel di C ++ memiliki keterkaitan internal. Jadi, penggunaan statictidak berpengaruh.

ah

const int i = 10;

one.cpp

#include "a.h"

func()
{
   cout << i;
}

two.cpp

#include "a.h"

func1()
{
   cout << i;
}

Jika ini adalah program C, Anda akan mendapatkan kesalahan 'definisi ganda' untuk i(karena tautan eksternal).

Deklarasi statis pada level kode ini berarti bahwa variabel tersebut hanya terlihat di unit kompilasi saat ini. Ini berarti bahwa hanya kode dalam modul itu yang akan melihat variabel itu.

jika Anda memiliki file header yang mendeklarasikan variabel statis dan header tersebut disertakan dalam beberapa file C / CPP, variabel tersebut akan menjadi "lokal" untuk modul tersebut. Akan ada N salinan variabel itu untuk N tempat header itu disertakan. Mereka sama sekali tidak terkait satu sama lain. Kode apa pun dalam salah satu file sumber tersebut hanya akan mereferensikan variabel yang dideklarasikan dalam modul itu.

Dalam kasus khusus ini, kata kunci 'statis' tampaknya tidak memberikan manfaat apa pun. Saya mungkin melewatkan sesuatu, tetapi tampaknya tidak masalah - Saya belum pernah melihat yang dilakukan seperti ini sebelumnya.

Sedangkan untuk sebaris, dalam hal ini variabel kemungkinan besar sebaris, tapi itu hanya karena itu dinyatakan const. Kompiler mungkin lebih cenderung memasukkan variabel statis modul, tetapi itu tergantung pada situasi dan kode yang sedang dikompilasi. Tidak ada jaminan bahwa kompilator akan menyebariskan 'statika'.

Buku C (online gratis) memiliki bab tentang linkage, yang menjelaskan arti 'statis' secara lebih rinci (walaupun jawaban yang benar sudah diberikan di komentar lain): http://publications.gbdirect.co.uk/c_book /chapter4/linkage.html

Untuk menjawab pertanyaan, "apakah statik berarti hanya satu salinan VAL yang dibuat, jika header disertakan oleh lebih dari satu file sumber?" ...

TIDAK . VAL akan selalu didefinisikan secara terpisah di setiap file yang menyertakan header.

Standar untuk C dan C ++ memang menyebabkan perbedaan dalam kasus ini.

Di C, variabel cakupan file adalah eksternal secara default. Jika Anda menggunakan C, VAL bersifat statis dan ANOTHER_VAL bersifat eksternal.

Perhatikan bahwa penaut modern mungkin mengeluh tentang ANOTHER_VAL jika header disertakan dalam file berbeda (nama global yang sama ditentukan dua kali), dan pasti akan mengeluh jika ANOTHER_VAL diinisialisasi ke nilai yang berbeda di file lain

Dalam C ++, variabel cakupan file bersifat statis secara default jika konstanta, dan secara default eksternal jika tidak. Jika Anda menggunakan C ++, VAL dan ANOTHER_VAL bersifat statis.

Anda juga perlu memperhitungkan fakta bahwa kedua variabel ditetapkan sebagai konst. Idealnya kompilator akan selalu memilih untuk menyebariskan variabel-variabel ini dan tidak menyertakan penyimpanan apa pun untuknya. Ada banyak sekali alasan mengapa penyimpanan dapat dialokasikan. Yang terpikir olehku ...

• opsi debug
• alamat yang diambil dalam file
• kompiler selalu mengalokasikan penyimpanan (tipe const kompleks tidak dapat dengan mudah disisipkan, jadi menjadi kasus khusus untuk tipe dasar)

Dengan asumsi bahwa deklarasi ini berada pada cakupan global (yaitu bukan variabel anggota), maka:

statis berarti 'hubungan internal'. Dalam kasus ini, karena dideklarasikan const, ini dapat dioptimalkan / dimasukkan oleh compiler. Jika Anda menghilangkan const maka compiler harus mengalokasikan penyimpanan di setiap unit kompilasi.

Dengan menghilangkan statis , linkage secara default adalah eksternal . Sekali lagi, Anda telah disimpan oleh konst ness - kompilator dapat mengoptimalkan / penggunaan sebaris. Jika Anda menjatuhkan konstanta maka Anda akan mendapatkan kesalahan simbol multiply didefinisikan pada waktu tautan.

Anda tidak dapat mendeklarasikan variabel statis tanpa mendefinisikannya juga (ini karena pengubah kelas penyimpanan statis dan eksternal saling eksklusif). Variabel statis dapat didefinisikan dalam file header, tetapi ini akan menyebabkan setiap file sumber yang menyertakan file header memiliki salinan variabelnya sendiri, yang mungkin bukan yang dimaksudkan.

Variabel const secara default statis di C ++, tetapi ekstern C. Jadi, jika Anda menggunakan C ++, konstruksi apa yang harus digunakan.

(7.11.6 C ++ 2003, dan Apexndix C memiliki sampel)

Contoh dalam membandingkan sumber kompilasi / tautan sebagai program C dan 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

Statis mencegah unit kompilasi lain untuk mengeluarkan variabel tersebut sehingga kompilator bisa "menyebariskan" nilai variabel di mana ia digunakan dan tidak membuat penyimpanan memori untuknya.

Dalam contoh kedua, kompilator tidak dapat berasumsi bahwa beberapa file sumber lain tidak akan mengeluarkannya, jadi ia harus benar-benar menyimpan nilai itu dalam memori di suatu tempat.

Statis mencegah kompilator menambahkan banyak contoh. Ini menjadi kurang penting dengan perlindungan #ifndef, tetapi dengan asumsi header disertakan dalam dua pustaka terpisah, dan aplikasi ditautkan, dua contoh akan disertakan.