c语言-static和extern

在C语言中，static 和extern 是两个重要的存储类说明符，核心作用是控制变量/函数的作用域 （可见范围）和存储周期（生命周期）。

一、extern：外部链接与跨文件访问

extern的核心功能是声明外部符号（变量或函数），表明该符号的定义在其他文件或当前文件的其他位置，用于实现跨文件的符号共享

（1）extern声明外部变量（跨文件共享变量）

当需要在A文件中使用B文件定义的全局变量时，需在A文件中用extern声明该变量。

cpp 复制代码

// file1.c（定义全局变量）
int g_val = 10;  // 全局变量的定义，分配内存，默认具有外部链接属性

// file2.c（使用file1.c中的全局变量）
#include <stdio.h>
extern int g_val;  // 声明外部变量，不分配内存，告诉编译器g_val在其他文件定义

int main() {
    printf("g_val = %d\n", g_val);  // 输出：10，成功访问file1.c中的g_val
    return 0;
}

注意：

全局变量默认具有外部链接属性，因此file1.c中的g_val无需加extern即可被其他文件访问；
file2.c中的extern仅为声明，不能初始化（如extern int g_val = 20; 会被编译器视为定义，若多个文件同时定义同名全局变量，会导致链接错误）

（2）extern声明外部函数（跨文件共享函数）

C语言中函数默认具有外部链接属性，因此跨文件调用函数时，extern声明可省略（编译器会自动查找函数定义），但显式声明更规范。

cpp 复制代码

// func.c（定义外部函数）
#include <stdio.h>
void print_msg() {  // 函数默认具有外部链接属性
    printf("Hello, extern!\n");
}

// main.c（调用func.c中的函数）
extern void print_msg();  // 显式声明外部函数，可省略
// 省略写法：void print_msg(); （编译器默认按外部函数查找）

int main() {
    print_msg();  // 输出：Hello, extern!
    return 0;
}

若函数被static修饰（见下文），则失去外部链接属性，无法用extern跨文件声明调用。

二、static：内部链接与生命周期延长

static的核心功能有两个：

修饰变量：延长变量的存储周期（被修饰的局部变量由栈区储存为静态变量区储存。静态变量存储在全局数据区，程序运行期间始终存在）；
修饰变量/函数：将其链接属性改为"内部链接"，仅在当前文件可见，无法被其他文件访问（实现"封装"）。

2.1 static修饰局部变量

普通局部变量存储在栈区，生命周期仅限于函数调用期间（函数执行结束后栈区释放，变量销毁）；static修饰的局部变量存储在全局数据区，生命周期与程序一致（函数执行结束后变量不销毁，值保留），但作用域仍限于当前函数。

cpp 复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>

void test()
{
	int b = 0;
	b++;
	printf("b = %d ", b);
}

int main()
{
	int i = 0;
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		test();
	}
	return 0;
}

b为普遍变量，储存在栈区。生命周期仅限于函数调用期间，所以每次for循环之后销毁，输出5个1

加static 修饰b:

cpp 复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>

void test()
{
	static int b = 0;
	b++;
	printf("b = %d ", b);
}

int main()
{
	int i = 0;
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		test();
	}
	return 0;
}

加上static后b储存在静态变量区，生命周期与程序一致，每次for循环之后不会被销毁。直达程序结束才销毁。当b的作用域只在test()函数中。

2.2 static修饰全局变量

普通全局变量具有外部链接属性，可被其他文件访问；static修饰的全局变量变为"内部链接"属性，仅在当前文件可见，其他文件无法通过extern声明访问（链接时会提示"未定义的引用"）。

cpp 复制代码

// file1.c
static int g_static_val = 30;  // static全局变量，仅file1.c可见

// file2.c
#include <stdio.h>
extern int g_static_val;  // 错误：无法访问file1.c中的static全局变量

int main() {
    printf("%d\n", g_static_val);  // 链接错误：undefined reference to `g_static_val'
    return 0;
}

用途：当全局变量仅需在当前文件使用时，用static修饰可避免与其他文件的同名变量冲突，实现变量的"文件级封装"。

2.3 static修饰函数

普通函数具有外部链接属性，可被其他文件调用；static修饰的函数变为"内部链接"属性，仅在当前文件可见，其他文件无法通过extern声明调用。

cpp 复制代码

// func.c
static void static_func() {  // static函数，仅func.c可见
    printf("This is a static function.\n");
}

// main.c
extern void static_func();  // 错误：无法访问func.c中的static函数

int main() {
    static_func();  // 链接错误：undefined reference to `static_func'
    return 0;
}

用途：当函数仅需在当前文件内部调用时（如辅助函数），用static修饰可避免与其他文件的同名函数冲突，减少全局符号污染。

三、static与extern的核心差异对比

对比维度	static	extern
核心作用	1. 延长变量存储周期（局部变量）；2. 限制符号作用域为当前文件（内部链接）	声明外部符号，实现跨文件访问（外部链接）
对变量的影响	修饰局部变量：栈区→全局数据区，生命周期延长；修饰全局变量：作用域限制为当前文件	仅声明变量，不分配内存；若初始化则视为定义
对函数的影响	函数作用域限制为当前文件，无法跨文件调用	声明外部函数，支持跨文件调用（可省略）
初始化要求	static变量未初始化时，默认初始化为0	仅声明时不能初始化；初始化则视为定义
链接属性	内部链接（仅当前文件可见）	外部链接（跨文件可见）

五、总结

extern 的核心是"共享"：用于声明外部符号（变量/函数），实现跨文件访问，依赖外部链接属性； 2. static的核心是"限制"与"延长"：限制符号作用域为当前文件（内部链接），延长局部变量的存储周期； 3. 实际开发中，应遵循"最小权限原则"：仅需跨文件共享的符号用extern声明（或默认外部链接），仅当前文件使用的符号用static修饰，减少全局符号冲突，提升代码可维护性。