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靜態變量

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靜態變量（英語：Static Variable）在電腦編程領域指在程式執行前系統就為之靜態分配（英語：Static memory allocation）（也即在執行時中不再改變分配情況）儲存空間的一類變量。與之相對應的是在執行時只暫時存在的自動變量（即局部變量）與以動態分配方式取得儲存空間的一些對象，其中自動變量的儲存空間在呼叫棧上分配與釋放。

概念與定義

「靜態變量」這一術語有兩個容易混淆的定義：

  1. 語言無關的通用定義：與程式有着相同生命周期（英語：Object lifetime）的變量；
  2. C族語言特有的定義：以static儲存類別宣告的變量。

而在以Pascal為代表的許多程式語言中，所有局部變量都由系統自動分配儲存空間，而所有全域變量的儲存空間則以靜態分配的方式取得（對應「靜態變量」），因此由於實際上「局部變量」和「全域變量」這兩個術語已足以涵蓋所有的情況，在這些程式語言中通常不使用「靜態變量」這一術語，而直接以「全域變量」代之。一般來說，在這些程式語言中，靜態變量就是全域變量，而即使在有明確區分全域和靜態變量的程式語言中，在編譯後的代碼里二者也以相同的方式取得儲存空間。而今術語「靜態變量」的概念則主要基於C族語言的「static」的定義（即定義2）。

作常數使用

靜態變量也可以用於儲存常數。具體來說，靜態變量（全域變量及匯編語言里定義的符號亦同）可用const，constant或final（根據語言決定）等關鍵字標識，這時其值就會在編譯時設定，並且無法在執行時改變。編譯器通常將靜態常數與文字一起置於目標文件的文字區域，而非常數初始化數據則置於數據區；而如若有需要，有些編譯器還可選擇為其開闢專用區；為防止常數變量被錯誤的指標寫入覆蓋，亦可在這塊區域啟用主記憶體保護機制。

C族語言中的實現

在C語言及由其衍生出的C++與Objective-C等程式語言中，「static」是用於控制變量的生命周期和連接方式（即其作用域，亦即可見性）的保留字。確切來說，正如C族語言中的extern，auto與register這些保留字一樣，static也是一種儲存類（此處的「類」與物件導向語言的「類」的定義不同）標識。每個變量與函數都有以上的一種儲存類標識，如果在聲明中沒有明確標識其儲存類，編譯時就會根據上下文來選擇其預設儲存類，如在原始檔里的所有檔案級變量對應的預設儲存類是extern，而在函數體內的變量對應的則是auto，各儲存類的屬性如下表所列。

更多資訊 儲存類名, 生命周期 ...

易見儲存類為extern的變量（包括上面提到的未明確聲明儲存類的檔案級變量）符合前段所述靜態變量的定義1，但不符合定義2。

不同情況下的作用

除明確標識出變量的生命周期（英語：Object lifetime）外，將變量聲明為static儲存類還會根據變量屬性不同而有一些特殊的作用：

  • 對於靜態全域變量來說，針對某一原始檔的以static聲明的檔案級變量與函數的作用域只限於檔案內（只在檔案內可見），也即「內部連接」,因而可以用來限定變量的作用域；
  • 對於靜態局部變量來說，在函數內以static聲明的變量雖然與自動局部變量的作用域相同（即作用域都只限於函數內），但儲存空間是以靜態分配而非預設的自動分配方式取得的，因而儲存空間所在區域不同（一般來說，靜態分配時儲存空間於編譯時在程式數據段分配，一次分配全程有效；而自動分配時儲存空間則是於呼叫棧上分配，只在呼叫時分配與釋放），且兩次呼叫間變量值始終保持一致；必須注意，靜態局部變量只能初始化一次，這是由編譯器來保證實現。[1]
  • 對於靜態成員變量來說，在C++中，在類的定義中以static聲明的成員變量屬於類變量（英語：Class variable），也即在所有類別實例中共用，與之相對的就是過程變量（英語：Instance variable）。
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C範例

在C語言中，帶有靜態變量的程式如下所示： 

#include <stdio.h>

void func() {
	static int x = 0; // 在对func的三次调用中,x只进行一次初始化
	printf("%d\n", x); // 输出x的值
	x = x + 1;
}

int main(int argc, char * const argv[]) {
	func(); // 输出0
	func(); // 输出1
	func(); // 输出2
	return 0;
}

C++範例

在C++中，帶有含私有靜態內部變量的類的程式如下所示： 

class Request
{
	private:
		static int count; // 不能为外部调用
		string url; // 只能被成员函数调用
	
	public:
		Request() { count++; }
		string getUrl() const { return url; }
		void setUrl(string value) { url = value; }
		static int getCount() { return count; }
};
int Request::count = 0; // count 可以在类声明外进行初始化

PHP範例

<?php
function test(){
static $a = 0;//变量$a在第一调用test()时被初始化，每次调用 test() 函数都会输出 $a 的值并加 1
echo $a;
$a++;//，每次调用 test() 函数都会输出 $a 的值并加 1
}
?>

參見

參考

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