static 和 extern
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静态全局变量
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在全局变量前，加上关键字 static，该变量就被定义成为一个静态全局变量。
特点：

  - 该变量在 **全局数据区** 分配内存；
  - 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为 0；（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）
  - 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在 **文件之外是不可见的** ，其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突。　

静态函数
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在函数的返回类型前加上 static 关键字，函数即被定义为静态函数。
静态函数与普通函数不同，它 **只能在声明它的文件当中可见** ，不能被其它文件使用。
其它文件中可以定义相同名字的函数，不会发生冲突，这点与静态全局变量相似。


.. note::

  如果在头文件中定义 static 全局变量/函数，在已经 include 该头文件的源文件中是可以直接使用这个 static 全局变量/函数（相当于头文件的内容在当前文件中展开）。

  `Static variables are local to the compilation unit <https://stackoverflow.com/a/5040577>`_ . A compilation unit is basically a ``.cpp`` file with the contents of the ``.h`` file inserted in place of each ``#include`` directive.

  多个源文件 include 该头文件也可以编译通过，相当于各个源文件中都定义了只在各自文件内可见的 static 全局变量/函数。

静态局部变量
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在局部变量前，加上关键字 static，该变量就被定义成为一个静态局部变量。
特点：

  - 该变量在全局数据区分配内存；
  - 静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即 **以后的函数调用不再进行初始化** ；
  - 静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为 0；
  - 它始终驻留在全局数据区，其生命周期一直持续到整个程序执行结束。但其作用域仍为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束。一般情况下，对于局部变量是存放在栈区的，并且局部变量的生命周期在该语句块执行结束时便结束了。

.. code-block:: cpp
  :linenos:

  void func()
  {
      static int a = 1; // 初次调用func()时才会执行初始化
      cout << a << endl;
      a ++;
  }

  int main()
  {
      func(); // 1
      func(); // 2
      return 0;
  }

静态成员变量
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在类内数据成员的声明前加上关键字 static，该数据成员就是类内的静态数据成员。
特点：

  - 对于非静态数据成员，每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个，静态数据成员在程序中也只有一份拷贝，由该类型的所有对象共享访问。在没有产生类的实例时，我们就可以操作它。
  - 静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间，所以不能在类声明中定义。
  - 静态数据成员和普通数据成员一样遵从 public/protected/private 访问规则。
  - （类定义体外部）静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式为：
    ``＜数据类型＞ ＜类名＞::＜静态数据成员名＞ = ＜值＞``

  - 类的静态数据成员有两种访问形式：
    ``＜类对象名＞.＜静态数据成员名＞ 或 ＜类类型名＞::＜静态数据成员名＞``

静态成员函数
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普通的成员函数一般都隐含了一个 ``this`` 指针， ``this`` 指针指向类的对象本身，因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。
通常情况下， ``this`` 是缺省的，如函数 ``fn()`` 实际上是 ``this->fn()`` 。
但是与普通函数相比，静态成员函数由于不是与任何的对象相联系，因此它 **不具有this指针** 。
从这个意义上讲，它 **无法访问属于类对象的非静态数据成员，也无法访问非静态成员函数，它只能调用其余的静态成员函数** 。
非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员。

.. code-block:: cpp
  :linenos:

  class Myclass
  {
  private:
      int a, b, c;
      static int sum;  //声明静态数据成员
  public:
      Myclass(int a, int b, int c);
      void GetSum();
  };

  int Myclass::sum = 0;   //定义并初始化静态数据成员

  Myclass::Myclass(int a, int b, int c)
  {
      this->a = a;
      this->b = b;
      this->c = c;
      sum += a + b + c;
  }
  void Myclass::GetSum()
  {
      cout << "sum=" << sum << endl;
  }

.. note::

    静态成员函数可以调用构造函数，调用构造函数并不需要 ``this`` 指针。当构造函数是私有的，不能像普通类那样实例化，这时候可以通过静态成员函数调用构造函数（比如在实现单例的时候）。

extern: 修饰函数、变量
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.. highlight:: cpp

修饰符 ``extern`` 用在变量或者函数的声明前，用来说明 **“此变量/函数是在别处定义的，要在此处引用”** 。
在别的文件中如果想调用 ``file1.c`` 中的变量 ``a`` ，只须用 ``extern`` 进行声明即可调用 ``a`` ：

::

  extern int a; // file2.c
  extern "C" int a; // file3.cpp

在这里要注意 ``extern`` 声明的位置对其作用域也有关系，如果是在 main 函数中进行声明的，则只能在 main 函数中调用，在其它函数中不能调用。
其实要调用其它文件中的函数和变量，只需把该文件用 ``#include`` 包含进来即可，但是用 ``extern`` 会加速程序的编译过程，这样能节省时间。


.. note::

    - 全局变量是不显式用 static 修饰的全局变量，全局变量默认是有外部链接性的，作用域是整个工程。在一个文件内定义的全局变量，在另一个文件中，通过 extern 全局变量名的声明，就可以使用该全局变量。
    
    - 全局静态变量是显式用 static 修饰的全局变量，作用域是声明此变量所在的文件，其他的文件即使用 extern 声明也不能使用。
    
    - C++ const 全局常量具有静态/内部链接，这与 C 语言不同。C++ 编译器优化全局常量，不为其保留任何空间。如果尝试在其他文件中通过 extern 使用该全局常量，则出现编译错误（ *无法解析的外部符号 unresolved external symbol* ）。解决此错误的一种方式是在头文件中进行 const 全局常量初始化，在需要使用该全局常量的源文件中 include 该头文件。在不同源文件中对该常量进行取址（ ``&`` ），会得到不同的地址，这说明每个源文件都有一份常量的定义，而不是共享一个常量。C 编译器对定义在头文件的 const 常量会报错。


extern "C" {}
----------------------

.. code-block:: cpp
  :linenos:

  #ifndef HEADER_INCLUDED // 条件编译，避免重复包含头文件
  #define HEADER_INCLUDED

  #ifdef __cplusplus // extern "C" 只用在 c++ 文件中
  extern "C" {
  #endif /* __cplusplus */

  #include "c.h"

  char* strcpy(char*,const char*);

  /*.................................
   * do something else
   *.................................
   */

  #ifdef __cplusplus
  }
  #endif /* __cplusplus */

  #endif /* HEADER_INCLUDED */

``extern "C"`` 中的 ``C`` ，表示的一种编译和连接规约，表明它按照类 C 的编译和连接规约来编译和连接，而不是一种语言。
``C`` 表示 **符合C语言的编译和连接规约的任何语言** ，如 Fortran、assembler 等。
``extern "C"`` 的真实目的是实现 **类C** 和 C++ 的混合编程。

参考资料
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1. C/C++中的static关键字详解

  https://www.cnblogs.com/qintangtao/p/3285937.html

2. C++项目中的extern "C" {}

  https://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/07/10/1774964.html

3. 浅谈C/C++中的static和extern关键字

  https://www.cnblogs.com/dolphin0520/archive/2011/04/20/2022701.html