从业十年，教你单片机入门基础。（连载）

个人图书收藏38 2017-08-19

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本帖最后由 jianhong_wu 于 2016-1-17 11:45 编辑

第五十五节：static静态局部变量在函数中的重要作用。

【55.1 变量前加入static关键词后发生“化学反应”】

前面介绍了两类变量，一类全局变量，一类局部变量。定义时，在任何一类变量前面加入static关键词，变量原有的特性都会发生某些变化，此时static像化学里的催化剂，具有神奇的功能。加static关键词的书写格式如下：

static unsigned char a; //全局变量前加的static关键词
void hanshu(void)
{
static unsigned char i; //局部变量前加的static关键词
}

【55.2 在全局变量前加static】

static读作“静态”，全局变量前加static，称为静态全局变量。静态全局变量和普通全局变量的功能大体相同，仅在有效范围(作用域)方面有差异。假设整个工程有多个文件组成，普通全局变量的有效范围能覆盖全部文件，在任何一个文件里都畅通无阻。而静态全局变量只能在当前定义的那个文件里起作用，活动范围完全被限定在一个文件，彷佛被加了紧箍咒，由不得你任性。这部分的内容有个大致印象就可以，暂时不用深入研究，等以后学到多文件编程时再关注，因为我当前的程序例子只有一个源文件，还没涉及多文件编程。

【55.3 在局部变量前加static】

这是本节重点。我常把局部变量比喻宾馆的客房，客人入住时被分配在哪间客房是随机临时安排的，第二天退房时宾馆会把客房收回继续分配给下一位其他的客人，是临时公共区。而加入static后的局部变量，发生了哪些变化？加入static后的局部变量，称为静态局部变量。静态局部变量就像宾馆的VIP客户，VIP客户财大气粗，把宾馆分配的客房永远包了下来，永远不许再给其它客人入住。总结了静态局部变量的两个重要特性：

第一个，静态局部变量不会在函数调用时被初始化，它只在单片机刚上电时被编译器初始化了一次，因为它的内存模型不是被分配在“栈”，而是在全局变量同一类数据区，拥有自己唯一的地址。但是跟全局变量又有差别，全局变量的有效范围（作用域）是整个工程，而静态局部变量毕竟是“局部”，仅局限于当前函数。而普通局部变量，众所周知，每次被函数调用时，都会被重新初始化。

第二个，每次函数调用时，静态局部变量比普通局部变量少开销一条潜在的“初始化语句”，原因是普通局部变量每次被函数调用时都要重新初始化，而静态局部变量不用进行这个操作。也就是说，静态局部变量比普通局部变量的效率高一点，虽然这个“点”的时间开销微不足道，但是不留意这“点”，写程序时容易出现瑕疵。

【55.4 静态局部变量的应用场合】

静态局部变量适用在那些频繁调用的函数，比如main函数主循环while(1)里直接调用的所有函数，还有以后讲到的定时器中断函数，等等。因为静态局部变量每次被调用都不会被重新初始化，用在这类函数时就省去了每次初始化语句的时间。还有就是那些规定不能被函数初始化的场合，比如在很多用switch搭建的程序函数里，这类switch程序俗称为状态机思路。

【55.5 能用全局变量替代静态局部变量吗】

能用全局变量替代静态局部变量吗？能。哪怕在整个程序里全部用全局变量都可以。全局变量是一把牛刀，什么场合都用牛刀虽然也能解决问题，但是显得鲁莽没有条理。尽量把全局变量，普通局部变量，静态局部变量各自优势充分发挥出来才是编程之道。能用局部变量的尽量用局部变量，这样可以减少全局变量的使用。当局部变量帮分担一部分工作时，最后全局变量只起到一个作用，那就是在各函数之间传递信息。局部变量与全局变量的分工定位明确了，程序代码阅读起来就没有那么凌乱，思路也清晰很多。

【55.6 程序分析】

编写一个程序来学习刚才讲到的内容，最后把程序编译后下载到坚鸿51学习板观察结果。请直接复制第十节模板程序，添加和修改main程序代码如下：

/*---C语言学习区域的开始-----------------------------------------*/
unsigned char hanshu(void); //函数声明
unsigned char hanshu_static(void); //函数声明
unsigned char hanshu(void) //函数定义
{
unsigned char i=0; //普通局部变量，每次函数调用都被初始化为0.
i++; //i自加1
return i;
}
unsigned char hanshu_static(void) //函数定义
{
static unsigned char i=0; //静态局部变量，只在上电是此初始化语句才起作用。
i++; //i自加1
return i;
}
void main() //主程序
{
unsigned char a; //用来接收函数返回的结果。
unsigned char b;
unsigned char c;
unsigned char d; //用来接收函数返回的结果。
unsigned char e;
unsigned char f;
//下面函数内的i是普通局部变量。
a=hanshu(); //函数内的i每次重新初始化为0，再自加1，所以a等于1。
b=hanshu(); //函数内的i每次重新初始化为0，再自加1，所以b等于1。
c=hanshu(); //函数内的i每次重新初始化为0，再自加1，所以c等于1。
//下面函数内的i是静态局部变量，第一次上电后默认为0，就不会再被初始化，
d=hanshu_static(); //d由0自加1后等于1。
e=hanshu_static(); //e由1自加1后等于2。
f=hanshu_static(); //f由2自加1后等于3。
GuiWdData0=a; //把a这个变量放到窗口变量0里面显示，下同。
GuiWdData1=b;
GuiWdData2=c;
GuiWdData3=d;
GuiWdData4=e;
GuiWdData5=f;
/*---C语言学习区域的结束----------------------------------------*/
while(1)
{
initial();
key_service();
display_service();
}
}

查看运算结果的方法。如何在坚鸿51学习板上观察变量？按下S1或者S5按键即可切换显示不同的窗口，从而显示不同的变量。按下S9按键不松手就可以切换到十六进制的显示界面，松开手后会自动切换到十进制的界面。16个LED灯显示的就是当前变量的二进制数，亮代表1，灭代表0。上坚鸿51学习板观察程序执行的结果如下：

变量a为1。

变量b为1。

变量c为1。

变量d为1。

变量e为2。

变量f 为3。

【55.7 为什么中止此连载帖的更新了】

我以前一直想写两本书，一本讲单片机入门基础，一本讲单片机程序框架。现在发现，单片机基础和程序框架并没有明显的分水岭，基础中有框架，框架中有基础，应该合二为一，读起来才会连贯舒畅。所以我决定中止当前已写到55节的《从业十年，教你单片机入门基础》连载帖，另外新开一个连载帖叫《从单片机基础到程序框架（连载）》，希望大家关注我的新连载帖。

再提一下我在2013年开始写的《从业将近十年，手把手教你单片机程序框架》，一方面受到很多网友的好评，另一方面也有一些热心网友提出了宝贵的意见，我今天看来，确实还有一些可待改进的地方。本来计划在2017年重写《……单片机程序框架》那个老帖，现在看来不用那么折腾了，只要把《……单片机程序框架》的内容也整合到新开的帖子里就可以了，这样对我也比较省事。我的时间计划是，先花4年时间写一

个初稿，然后再花2年时间重写一次，最后再花1年时间整理成书，整个过程大概7年时间左右，今年是2016年，估计到2023年左右就可以新书出版了。

感谢各位朋友的支持。