一 问题

之前在阅读linux内核代码时，发现一个奇怪的现象：一个头文件里定义了一个static变量，然后在另外一个.c文件里使用#include引入这个头文件，结果这个.c文件里就可以直接使用这个static变量了。

好像跟我们学的static用法不一样，一般static声明的变量，其作用范围就是限制在定义该变量的源文件里。

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二 解答

于是网上搜了下，在stackoverflow里发现有人问过这个问题了，这里就直接粘贴一下答案，

Static variables are local to the compilation unit. A compilation unit is basically a .cpp file with the contents of the .h file inserted in place of each #include directive.

意思是static变量对编译单元来说是local的，而一个编译单元是一个.cpp或.c文件，并包含使用#include引入的头文件的内容。

可以这样理解：一个.cpp或.c文件里包含了一个头文件，这个头文件里定义了static变量，在编译时会把头文件展开，变相等价于这个static变量是在这个.cpp或.c文件里定义的，这样原本头文件里定义的static变量的作用范围就扩大到整个.cpp或.c文件了。

于是在.cpp或.c文件里就可以调用头文件里定义的静态变量了。

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三 延伸

下面贴一张《CSAPP》里的一张经典图，关于源码编译成可执行文件的，

头文件展开是发生在标黄的那一步，即预处理阶段，下面是书中关于预处理的解释，

Preprocessing phase.The preprocessor (cpp) modifies the original C program
according to directives that begin with the # character. For example, the
#include <stdio.h> command in line 1 of hello.c tells the preprocessor
to read the contents of the system header file stdio.h and insert it directly
into the program text. The result is another C program, typically with the .i
suffix.

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四 代码验证

这里再用代码验证一下，并讲解一下注意要点，假设有4个源文件，如下，

common.h如下，定义并声明一个局部静态变量testData，

#ifndef _COMMON_H_
#define _COMMON_H_

static int testData = 10;

#endif

func.c内容如下，

#include "func.h"
#include "common.h"

int func(void)
{
    return testData + 100;    
}

func.h内容如下，

#ifndef _FUNC_H_
#define _FUNC_H_

int func(void);

#endif

main.c内容如下，

#include <stdio.h>
#include "func.h"
#include "common.h"

int main(void)
{
    testData = 50;

    printf("func: %d\n", func());
    
    return 0;
}

使用下面命令进行编译连接，

gcc main.c func.c -o main

编译ok后运行，

可以看到main.c里虽然给testData赋值为50，但是函数func()中使用的testData的值还是原始值10

下面使用gcc对func.c进行预编译，

gcc -E func.c -o func.i

func.i的部分内容如下，

可以看到common.h在func.i文件中展开了，这样func.c就有了局部静态变量testData

下面再对main.c进行预编译，

gcc -E main.c -o main.i

main.i的部分内容如下，

可以看到main.c里同样展开了common.h，并且也拥有了局部静态变量testData

这里要注意的就是func.c里的testData和main.c里的是互相独立的，不会互相影响。

如果把common.h中定义testData的static修饰词去掉，再编译就会报错，提示多次重复定义，这是因为变量只能定义一次，common.h在func.c和main.c里都展开，就相当于定义了2次，就会出错；如果把赋值语句去掉，变成下面这种形式，

#ifndef _COMMON_H_
#define _COMMON_H_

int testData;

#endif

就不会出错，因为这是声明语句，也可以看做定义语句，但是编译器编译时会看做定义了一次，其它地方再出现相同语句就会当做声明。

谢谢阅读，如果有写的不对的地方，请留言指正，万分感谢。