C++手稿：静态和全局变量的做用域

全局变量和静态变量的存储方式是同样的，只是做用域不一样。若是它们未初始化或初始化为0则会存储在BSS段，若是初始化为非0值则会存储在DATA段，见进程的地址空间分配一文。 静态变量的做用域是当前源文件，全局变量的做用域是整个可执行程序。 值得注意的是：

• 若是在头文件定义全局变量，在预编译期间 #include 的头文件会被拷贝进源文件中，编译器是不知道头文件的。

• 虽然全局变量是全局做用域，但须要 extern 关键字来声明以经过编译。由于C++是强类型语言，编译时须要根据变量声明作类型检查。

全局变量的引用

C++源文件中引用外部定义的全局变量和引用外部函数是同样的语法，经过extern 来声明：

// file: a.cpp 
#include<iostream> 
extern int a;    //声明
int main() 
{
  std::cout<<a<<std::endl; 
  return 0;
 }
  // file: b.cpp 
  #include<iostream>
   int a = 2;   //定义

而后分别编译这两个文件，连接生成 a.out 并执行它：

$ g++ a.cpp b.cpp 
$ ./a.out
 2

extern 只是在当前文件中声明有这样一个外部变量而已，并不指定它来自哪一个外部文件。因此即便 extern 变量名错误当前源文件也能经过编译，但连接会出错。

头文件中定义

由于头文件可能会被屡次引用，在预编译时被引用的头文件会被直接拷贝到源文件中再进行编译。一个常见的错误即是把变量定义放在头文件中，例以下面的变量 int a ：

// file: a.cpp
#include <iostream> 
#include "b.h"
int main() 
{  
     std::cout<<a<<std::endl;
     return 0;
} 
// file: b.cpp 
#include<iostream> 
#include"b.h"
 void f(){} 
// file: b.h
int a = 2;

头文件 b.h 中定义了 int a ，它被 a.cpp 和 b.cpp 同时引入。咱们将a.cpp 和 b.cpp 分别编译是没有问题的，而后连接时会抛出错误：

duplicate symbol _a in:     
      /tmp/ccqpfU5e.o     
      /tmp/ccCRi9nO.o
ld: 1 duplicate symbol for architecture x86_64 collect2: error: ld returned 1 exit status

两个 .o 文件中的 _a 名称发生了冗余，这是变量重定义错误。

头文件中声明

由于声明操做是幂等的，而屡次定义会引起重定义错误。因此 头文件中不该包含任何形式的定义，只应该包含声明 ， 正确的办法是变量定义老是在源文件中进行，而声明放在头文件中：

#include <iostream> 
#include "b.h" 
int main()
{  
    std::cout<<a<<std::endl;  
    return 0;
} 
// file: b.cpp 
#include<iostream> 
#include"b.h" 
int a = 2;    //定义
// file: b.h
extern int a;   //声明 extern

而后编译连接执行都会经过，输出 2 ：

$ g++ a.cpp b.cpp 
$ ./a.out 
 2

编译器看到 g++ a.cpp b.cpp 时会自动去查找 b.h 并进行预编译操做，所以不须要显式指定 b.h 。

静态全局变量

非静态全局变量是 外部可连接的 （external linkage），目标文件中会为它生产一个名称供连接器使用； 而静态全局变量是 内部可连接的 （internal linkage），目标文件中没有为连接器提供名称。所以没法连接到其余文件中，所以静态变量的做用域在当前源文件（目标文件）。 虽然静态和非静态全局变量可能存储在同一内存块，但它们的做用域是不一样的。 来看例子：

// file: a.cpp 
#include <iostream>
 extern int a; 
 int main() 
 {  
      std::cout<<a<<std::endl;  
      return 0; 
 } 
// file: b.cpp 
static int a = 2;

而后 g++ a.cpp b.cpp 时发生连接错：

Undefined symbols for architecture x86_64:   
     "_a", referenced from:       
     _main in ccPLYjyx.o 
 ld: symbol(s) not found for architecture x86_64 collect2: error: ld returned 1 exit status

连接时未找到名称 _a ，所以静态变量在编译获得的目标文件中没有为连接器提供名称。因此其余目标文件没法访问该变量，静态全局变量的做用域是当前源文件（或目标文件）。

全局变量初始化

全局变量比较特殊，初始化有两种方式：

• 静态初始化（static initialization）：对于定义时给出初始化参数的全局变量，其初始化在程序加载时完成。根据是否被初始化、是否被初始化为0会把它存储在BSS或者DATA段中，参见进程的地址空间分配。

• 动态初始化（dynamic initialization）：定义变量时能够不给出初始化参数，而是在某个函数中进行全局变量初始化。

对于静态初始化，看这个例子：

class C
{ 
public:     
      C()
      {
           std::cout<<"init "; 
      } 
}; 
C c;
int main()
{
    std::cout<<"main"; 
    return 0; 
}

在 main() 进入以前，程序加载时动态初始化，程序输出为一行 init main 。

关于 全局变量的初始化顺序 ，同一源文件中的全局变量初始化顺序按照定义顺序，不一样源文件（编译单元）的全局变量初始化顺序并未规定。 所以软件设计时不要依赖于其余编译单元的静态变量，能够经过单例模式来避免这一点。