C语言基础知识点解析(extern,static,typedef,const)

关于C语言基础知识点解析的完整攻略，我将分为四个部分来详细讲解extern、static、typedef、const的定义、用法和示例。

1. extern详解

extern是外部变量或函数的声明关键字。若在一个文件中定义了一个全局变量或函数，而在另一个文件中需要使用该变量或函数，则必须在使用之前用extern进行声明，表示该变量或函数是外部可见的。

extern声明全局变量：

/* file1.c */
int num = 10;

/* file2.c */
extern int num;
int add(int a) {
  return a + num;
}

/* main.c */
#include <stdio.h>
extern int num;
int add(int);
int main() {
  printf(“Add: %d”, add(5)); // should print 15
  return 0;
}

在上面的代码中，file1.c中定义了num，file2.c中通过extern int num声明了num，确保现在可以在file2.c中使用num。最后，main.c通过包含file2.h头文件并链接外部编译单元，可以正确地链接num。

extern声明函数：

/* file1.c */
int num = 5;

/* file2.c */
extern int num;
void hello() {
  printf("Hello, The Number is %d\n", num);
  return 0;
}

/* main.c */
#include <stdio.h>
void hello();
int main() {
  hello();
  return 0;
}

在上面的代码中，file1.c中还是定义了num，在file2.c的函数中使用了num，最后main.c中通过包含file2.h头文件并链接外部编译单元，可以正确地调用hello（）。

2. static详解

static关键字在C语言中可以用于不同的场景，以表示不同的含义。在全局变量、局部变量、函数声明、函数定义、结构体中，static都有不同的含义。

static声明全局变量：

/* file1.c */
static int num = 5;

/* file2.c */
extern int num;
void hello() {
  printf("Hello, The Number is %d\n", num);
}

/* main.c */
#include <stdio.h>
void hello();
int main() {
  hello();
  num++;
  hello(); // should print The Number is 5 and 6
  return 0;
}

在上面的代码中，static在全局变量中表示该变量只能在当前编译单元内使用，即该变量的生命周期只存在于当前文件中。在file1.c中定义了一个全局的静态变量num，file2.c中可以通过extern引入num。main.c中调用了hello（）两次，分别输出5和6的值，因为static变量num的生命周期只存在于当前文件中，所以累加之后输出的结果不会有变化。

static声明局部变量：

/* file1.c */
#include <stdio.h>
void foo() {
  int test = 5;
  static int static_test = 5; 
  test++;
  static_test++;
  printf(“test: %d, static_test: %d\n”, test, static_test);
}

/* file2.c */
#include <stdio.h>
void foo();

int main() {
  foo();
  foo();
  foo();
  return 0;
}

在上面的代码中，在函数内部使用static声明的变量只具有一次初始化，然后一直存在于函数的生命周期中，不会因为函数执行完毕而被销毁。上述代码中，test每次调用foo函数都会重置为5，而static_test每次调用foo函数都会累加，一直存在于函数的生命周期中，因此输出结果为“test: 6, static_test: 6”、“test: 6, static_test: 7”、“test: 6, static_test: 8”。

static声明函数：

/* file1.c */
static void foo() {
  printf("Hello World\n");
}

/* file2.c */
#include <stdio.h>
static void foo() {
  printf("Hello Everyone\n");
}

int main() {
  foo();
  return 0;
}

在函数声明和函数定义中使用static关键字，表示该函数只能在当前编译单元内部使用，其他文件无法引用该函数。上述代码中，file1.c中定义了一个静态函数foo，file2.c同样定义了一个静态函数foo，但是在main函数中只会输出“Hello World”，因为静态函数foo只能在file1.c中被访问。

3. typedef详解

在C语言中，typedef允许我们创建新的数据类型别名。通过typedef关键字，可以对已经存在的数据类型进行取别名操作。

typedef int new_int;

上述代码的意思是将int类型重新取别名为new_int。在代码中，我们可以定义变量或参数时使用这个别名来代替int类型。

new_int num = 10; 

在这种情况下，num的数据类型就是新定义的new_int。

typedef与结构体：

不仅如此，typedef与结构体配合使用还可以定义新的数据类型。

typedef struct {
  int x;
  int y;
} Point;

上述代码将一个结构体定义为名为Point的新数据类型。以后可以使用Point类型来定义结构体类型的变量：

Point p1 = {1, 2};
p1.x = 5;

typedef与指针：

typedef也可与指针类型一起使用。指针的定义从char，int等等改为了自定义的别名，如CharPtr、IntPtr等。

typedef char* CharPtr;
typedef int* IntPtr;

CharPtr str = "hello";
IntPtr num = 5;

typedef与函数：

typedef也可以用于函数指针。

typedef int (*FuncPtr)(int);

int add(int a) {
  return a + 1;
}

int minus(int a) {
  return a - 1;
}

int main() {
  FuncPtr func = add;
  printf("%d\n", func(5)); // should print 6

  func = minus;
  printf("%d\n", func(5)); // should print 4
  return 0;
}

上述代码定义了一个FuncPtr类型的函数指针，该指针指向一个int(int)函数。

4. const详解

const是一个关键字，表示定义的变量是只读的，在程序运行的过程中不能修改。

const定义常量：

const int num = 7;

上述代码中，将整数7定义为只读变量num。在程序运行过程中，不能对该变量进行修改。

指针和const：

在指针前加const会使指针所指向的变量成为只读的。

int a = 5;
const int* b = &a;

*b = 6; // ERROR

上述代码中，const int前加了*，因此其表示的是一个指向常量的指针。在程序运行过程中，不能修改指针b所指向的变量a。

const和函数：

在函数定义中，const可以表示该参数是只读的。

void print(const char* str) {
  printf("%s", str);
}

上述代码表示参数str是只读的，在函数内部不能对该参数修改。

注意事项：

需要注意的是，在C语言中const并不是对变量的值进行限制，而仅仅是对第一次定义时所赋的值进行限制，之后对该变量的操作不被限制。

const int num = 10;
int* ptr = (int*)#
*ptr = 11;
printf("num = %d\n", num); // should print 10 instead of 11

上述代码中，虽然num通过const定义成为只读变量，但是我们可以通过指针的类型强转与指针操作，来对其进行修改。