模块化设计，static和extern（面试题常见）

news2025/6/3 12:45:14

文章目录

一、函数的声明和定义
- 1.1 单个文件
- 1.2 多个文件
- 1.3 static和extern
- - 1.3.1 static修饰局部变量
  - 1.3.2 static修饰全局变量
  - 1.3.3 static修饰函数
总结

一、函数的声明和定义

1.1 单个文件

一般我们在使用函数的时候，直接将函数写出来就使用了

题目:写一个函数判断一年是否是闰年

在这里插入图片描述
图中4-10行是函数的定义，16行这里是函数的调用，在这种场景下，函数的定义在函数的调用之前，没啥问题。

而在另一个场景下，当我们需要把函数的定义放在函数的调用后边，因为编译器是从前mian的函数往后处理代码的，当调用函数的时候，编译器不知道这是个什么东西，就会报警告了。
在这里插入图片描述
怎么解决呢？那就是在前面告诉编译器一声，有这么个函数，这就叫函数的声明，
声明函数只要交代清楚：函数名，函数的返回类型和函数的参数。

如：int is_leap_year(int y);
函数声明中参数只保留类型，省略名字也是可以的（即y),因为声明中的y不会用到，定义里才用得到。
代码变成这样就可以正常编译了
在这里插入图片描述
有的兄弟就要问了，你前面虽然把函数的定义放到前面了，但也没有声明呀。
那是因为函数的定义是一种特殊的声明。

1.2 多个文件

一般在企业中写代码的时候，代码可能比较多，有个几w行，不会将所有的代码都放到一个文件里，往往会根据程序的功能，把代码拆分到多个文件里，这里很好理解，比如说有30个程序员，难道要他们在一个文件里写代码吗，难不成还要分前后顺序？就算给共享文档也会出现问题，而且每个人都要看前一个人写的代码，读起来也费劲，这不符合互相协调和模块化程序了

一般情况下，函数的声明、类型的声明放在头文件(add.h)中，函数的定义放在(add.c)，函数的实现放在源文件(test_05_30_01.c)中，例如这样：
在这里插入图片描述
这里是点击名字，进行拖拉，把三个文件放在一个窗口上看的。

补充：因为是在不同的文件中，在源文件中想要实现函数需要包含头文件，因为文件时自己创建的，不是标准库里提供的，所以包含的样式有所区别：

#include"add.h"

使用双引号就可以了。
稍作对比就可以发现，库函数和这里的原理是对应的。
当然add.c不用必须与add.h的名字一样，这里之所以一样只是为了对应起来更加直观，其他地方调用也只要包含对应的头文件就可以了。

这样多文件的形式就达到了以下两种效果

方便模块化编程
方便协作

比如现在让5个程序员来写一个计算器程序，这个计算机的程序可以分为4个大块

加法
减法
乘法
除法

 A        B        C        D         E
add.c   sub.c    mul.c     div.c    test.c
add.h   sub.h    mul.h     div.h    #include"add.h"
                                    #include"sub.h"
                                    ......

这样每个程序员写好自己的函数声明和定义，最后一个程序员头文件整合在一起不就方便多了吗？

其实这里把头文件移除，add.h的头文件也不包含了，强行运行程序也是可以的
在这里插入图片描述
但是会报警告，因为没有声明。这里还有另一种解决办法。
因为函数来自外部文件，在(test_05_30_01.c)中声明需要在前面加一个extern，extern是用来声明外部符号的。

这样就不会报警告了

这里还是推荐第一种，包含头文件的方式，因为包含头文件其实就相当于把add.h里的声明拷贝过来，把#include"add.h"替换掉，本质上就相当于声明。
还有另一种好处在下一篇文章去讲。
价值10w的游戏引擎该怎么卖？

1.3 static和extern

static和extern都是C语言中的关键字
static是静态的的意思，可以用来:

修饰局部变量
修饰全局变量
修饰函数

extern是用来声明外部符号的，外部符号可以是全局变量，函数等

谈起static和extern之前再讲一下：作用域和生命周期

**作用域(scope)**是程序设计概念，通常来说，一段程序代码中所用到的名字并不总是有效的，而限定这个名字的可用性的代码范围就是这个名字的作用域。

一句话来概括，这个名字在哪里可以使用，哪里就是作用域

局部变量的作用域就是变量坐在的局部范围

可以看到这里的n就是局部变量，它的范围就是第二个{ }里面，这个{ }外的printf运行的时候就会发生报错。
全局变量的作用域就是整个工程(项目)
甚至在函数内，其他.c文件内也可以作用，附以代码截图

不过全局变量在其他.c文件里想要使用，需要声明外部符号extern，告诉编译器这个n来自外部，是其他源文件的，所以全局变量无论是在哪里定义的，整个工程想使用都是可以的。

生命周期指的是变量的创建(申请内存)到变量的销毁(收回内存)之间的一个时间段。

局部变量的生命周期是：进入作用域变量创建，生命周期开始，出作用域生命周期结束
全局变量的声明周期是：整个程序的生命周期（即main函数的生命周期,从main函数开始到return 0）

1.3.1 static修饰局部变量

在这里插入图片描述
正常情况下，这个程序输出的结果就是5个2
test函数中的局部变量n是每次进入test函数先创建变量(生命周期开始)并赋值为0，然后++，再打印，出函数的时候变量生命周期将要结束(释放内存)

但加入static修饰局部变量n之后，就输出2，3，4，5，6
在这里插入图片描述
稍作反推，我们就能推导出这里n具有了累加的效果，其实是test函数中的n创建好之后，出函数的时候是不会销毁的，重新进入函数也就不会重新创建变量。

每次用的是上一次留下来的值，相当于static int n = 1;是个摆设，追究底层原理也可以进入调试转到反汇编看一下
在这里插入图片描述

C语言代码全转换成汇编语句时，没一串代码转换出的汇编指令数量不定，但是按f11进入函数之后，static int n = 1;无汇编指令，而且继续按f11调试的时候，会跳过这条语句。

由此我们可以得出结论：static修饰局部变量改变了变量的生命周期，生命周期改变的本质是改变了变量的存储类型
在这里插入图片描述
这是代码在内存中的存储，本来一个局部变量时存储在内存的栈区的，但是被static修饰后存储到了静态区。存储在静态区的变量和全局变量是一样的，生命周期就和程序的生命周期一样了，只有程序结束，变量才销毁，内存才回收，但是作用域不变，即还是只能在局部变量使用。