ヘッダーファイルの変数宣言-静的かどうか

Question 1

一部#definesをリファクタリングするときに、C ++ヘッダーファイルで次のような宣言に遭遇しました。

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

問題は、静的である場合、どのような違いがあるかです。古典的な#ifndef HEADER #define HEADER #endifトリックのため、ヘッダーを複数含めることはできません（重要な場合）。

静的とVALは、ヘッダーが複数のソースファイルに含まれている場合に、1つのコピーのみが作成されることを意味しますか？

Question 2

staticそこの1コピーされることを意味しVAL、それが中に含まれている各ソースファイル用に作成しました。しかし、それはまた、複数の介在物は、複数の定義にはなりませんことを意味しVALているが、リンク時に衝突します。Cを使用しないstatic場合VAL、他のソースファイルが宣言している間に1つのソースファイルのみが定義されていることを確認する必要がありますextern。通常、これをソースファイルで（おそらくイニシャライザで）定義し、extern宣言をヘッダーファイルに配置することでこれを行います。

static グローバルレベルの変数は、インクルードを介してそこに到達したか、メインファイルに存在したかに関係なく、独自のソースファイルでのみ表示されます。

編集者注： C ++では、宣言にもキーワードconstも含まないオブジェクトは暗黙的にです。staticexternstatic

Question 3

staticそしてextern、ファイルスコープ変数のタグは、彼らが（すなわち、他の他の翻訳単位でアクセスしているかどうかを判断する.cか.cppのファイル）。

static変数の内部リンケージを提供し、他の翻訳単位から隠します。ただし、内部リンケージがある変数は、複数の翻訳単位で定義できます。
extern変数の外部リンケージを提供し、他の翻訳単位から見えるようにします。通常、これは、変数を1つの変換単位でのみ定義する必要があることを意味します。

デフォルト（staticまたはを指定しない場合extern）は、CとC ++が異なる領域の1つです。

Cでは、ファイルスコープ変数はexternデフォルトで（外部リンケージ）です。Cを使用している場合VALは、is staticとANOTHER_VALis externです。
C ++では、ファイルスコープの変数はstatic、デフォルトでは（内部リンケージ）constでありextern、そうでない場合はデフォルトです。あなたは、C ++を使用している場合は、両方VALとANOTHER_VALしていますstatic。

C仕様のドラフトから：

6.2.2識別子のリンケージ... -5-関数の識別子の宣言にストレージクラス指定子がない場合、そのリンケージは、ストレージクラス指定子externで宣言されたかのように正確に決定されます。オブジェクトの識別子の宣言にファイルスコープがあり、ストレージクラス指定子がない場合、そのリンケージは外部です。

C ++仕様のドラフトから：

7.1.1-ストレージクラス指定子[dcl.stc] ... -6-ストレージクラス指定子なしで名前空間スコープで宣言された名前は、前の宣言のために内部リンケージがあり、それが提供されていない場合を除き、外部リンケージがありますconstを宣言しました。constと宣言され、externと明示的に宣言されていないオブジェクトには、内部リンケージがあります。

Question 4

静的とは、ファイルごとに1つのコピーを取得することを意味しますが、他のユーザーとは異なり、そうすることは完全に合法であると述べています。小さなコードサンプルでこれを簡単にテストできます：

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;
}

これを実行すると、次の出力が得られます。

0x446020
0x446040

Question 5

constC ++の変数には内部リンケージがあります。したがって、使用しstaticても効果はありません。

ああ

const int i = 10;

one.cpp

#include "a.h"

func()
{
   cout << i;
}

two.cpp

#include "a.h"

func1()
{
   cout << i;
}

これがCプログラムの場合、i（外部リンケージが原因で）「多重定義」エラーが発生します。

Question 6

このコードレベルでの静的宣言は、variabelが現在のコンパイルユニットでのみ表示されることを意味します。これは、そのモジュール内のコードのみがその変数を参照することを意味します。

変数staticを宣言するヘッダーファイルがあり、そのヘッダーが複数のC / CPPファイルに含まれている場合、その変数はそれらのモジュールに対して「ローカル」になります。ヘッダーが含まれるN個の場所について、その変数のN個のコピーがあります。それらは互いに全く関係がありません。これらのソースファイル内のコードは、そのモジュール内で宣言された変数のみを参照します。

この特定のケースでは、「static」キーワードは何の利点も提供していないようです。何かが足りないかもしれませんが、それは問題ではないようです-これまでにこのようなことをしたことは一度もありません。

インライン化に関しては、この場合、変数はおそらくインライン化されますが、それはconstと宣言されているからです。コンパイラーはモジュールの静的変数をインライン化する可能性が高くなりますが、状況とコンパイルされるコードによって異なります。コンパイラが「静的」をインライン化する保証はありません。

Question 7

Cブック（オンラインで無料）にはリンケージに関する章があり、「静的」の意味をより詳細に説明しています（ただし、正解はすでに他のコメントに記載されています）。http： //publications.gbdirect.co.uk/c_book /chapter4/linkage.html

Question 8

質問に答えるために、「静的は、ヘッダーが複数のソースファイルに含まれている場合、VALのコピーが1つだけ作成されることを意味しますか？」...

いいえ。VALは常に、ヘッダーを含むすべてのファイルで個別に定義されます。

CとC ++の標準では、この場合に違いが生じます。

Cでは、ファイルスコープの変数はデフォルトでexternです。Cを使用している場合、VALは静的で、ANOTHER_VALはexternです。

現代のリンカーは、ヘッダーが異なるファイルに含まれている場合（同じグローバル名が2回定義されている場合）にANOTHER_VALについて文句を言う可能性があり、ANOTHER_VALが別のファイルで異なる値に初期化された場合は間違いなく文句を言うことに注意してください。

C ++では、ファイルスコープの変数は、constの場合はデフォルトで静的であり、そうでない場合はデフォルトでexternです。C ++を使用している場合、VALとANOTHER_VALはどちらも静的です。

また、両方の変数がconstに指定されているという事実も考慮する必要があります。理想的には、コンパイラーは常にこれらの変数をインライン化し、それらのストレージを含めないことを選択します。ストレージを割り当てることができる理由はたくさんあります。私が考えられるもの...

デバッグオプション
ファイルに取り込まれたアドレス
コンパイラは常にストレージを割り当てます（複雑なconst型は簡単にインライン化できないため、基本型の特殊なケースになります）

Question 9

これらの宣言がグローバルスコープにある（つまり、メンバー変数ではない）と仮定すると、次のようになります。

staticは「内部リンケージ」を意味します。この場合、それはconstと宣言されているため、コンパイラーによって最適化/インライン化できます。constを省略した場合、コンパイラーは各コンパイル単位にストレージを割り当てる必要があります。

staticを省略すると、リンケージはデフォルトでexternになります。繰り返しますが、あなたはconst ness によって救われました-コンパイラは使用を最適化/インライン化できます。constをドロップすると、リンク時に多重定義シンボルエラーが発生します。

Question 10

静的変数も定義せずに宣言することはできません（これは、ストレージクラス修飾子のstaticとexternが相互に排他的であるためです）。静的変数はヘッダーファイルで定義できますが、これにより、ヘッダーファイルを含む各ソースファイルに変数の独自のプライベートコピーが作成されますが、これはおそらく意図したものではありません。

Question 11

const変数は、デフォルトではC ++では静的ですが、extern Cです。したがって、C ++を使用する場合、これはどの構成を使用しても意味がありません。

（7.11.6 C ++ 2003、およびApexndix Cにはサンプルがあります）

コンパイル/リンクソースをCおよびC ++プログラムとして比較する例：

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

Question 12

Staticは、別のコンパイルユニットがその変数をexternするのを防ぎ、コンパイラーが変数の値を使用する場所に単に「インライン化」し、そのためのメモリストレージを作成しないようにします。

2番目の例では、コンパイラーは他のソースファイルがそれをexternしないと想定できないため、実際にその値をメモリーのどこかに格納する必要があります。

Question 13

Staticは、コンパイラが複数のインスタンスを追加するのを防ぎます。これは#ifndef保護ではあまり重要ではなくなりますが、ヘッダーが2つの別個のライブラリーに含まれ、アプリケーションがリンクされているとすると、2つのインスタンスが含まれます。