Mdr-C-Tutorial

主题

存储期与链接 ​

本节从“声明规则”的角度，系统整理对象的存储期 (Storage duration) 与标识符的链接 (Linkage)。

它们分别回答两个问题：

  1. 存储期：对象的存储持续多久？（影响生存期）
  2. 链接：同名标识符在不同作用域/翻译单元中，是否指向同一个实体？

1. 存储期 (Storage duration) ​

（C11 起）C 有四类存储期：

  1. 自动存储期：块作用域内、未使用 static 的对象，进入块创建，离开块销毁。
  2. 静态存储期：文件作用域对象，以及块作用域内用 static 声明的对象，从程序开始到结束存在。
  3. 线程存储期：用 _Thread_local（C11）或 thread_local（C23）声明的对象，从线程开始到线程结束存在。
  4. 分配存储期：动态分配获得的存储（malloc/free）。

2. 链接 (Linkage) ​

链接决定“同名标识符”是否表示同一个实体。标准区分三类链接：

  1. 外部链接 (External linkage)：可被其他翻译单元引用。
  2. 内部链接 (Internal linkage)：只在当前翻译单元内可见。
  3. 无链接 (No linkage)：只在其作用域内有效（例如函数内的局部变量名）。

重要

若同一翻译单元中，同一标识符同时具有内部链接与外部链接，行为是未定义的。

3. 常见声明组合（速查） ​

3.1 文件作用域（全局） ​

c
int g;            /* 静态存储期 + 外部链接（也是“暂定定义”之一，见 9.4.8） */
static int s;     /* 静态存储期 + 内部链接 */
extern int e;     /* 仅声明：链接为外部；是否定义取决于别处 */

3.2 块作用域（函数内） ​

c
void f(void) {
    int a = 0;        /* 自动存储期 + 无链接 */
    static int b = 0; /* 静态存储期 + 无链接（名字仅在该函数体内可见） */
    (void)a;
    (void)b;
}

3.3 线程存储期 ​

线程存储期通常与 static/extern 组合使用，决定链接与可见性：

c
thread_local int tls1;          /* 线程存储期 + 外部链接（C23） */
static thread_local int tls2;   /* 线程存储期 + 内部链接（C23） */

4. 习题 ​

  1. 写出并解释：同一个名字在下面三种位置出现时，它们的链接分别是什么？
    1. 文件作用域：int x;
    2. 文件作用域：static int x;
    3. 函数体内：static int x;
  2. 写一个最小示例（分成两个 .c 文件）：在一个文件里定义 static int x;，在另一个文件里尝试 extern int x; 并使用它。说明会发生什么，为什么。
  3. 解释：为什么“把 static 变量写在头文件”通常是错误的库设计？会造成什么行为？