在使用 Objective-C 編程的時(shí)候，偶爾也會(huì)使用到 C 語言的一些特性，extern、static、const 和 inline 這四個(gè)關(guān)鍵詞是我對(duì)于其含義較為模糊的四個(gè)關(guān)鍵詞，特寫一篇筆記用來溫習(xí)一下。

extern

要理解 extern 關(guān)鍵字的作用，首先要明白聲明和定義的區(qū)別。定義變量時(shí)，編譯器為該變量分配內(nèi)存，并可能還將其內(nèi)容初始化為某個(gè)值。聲明變量時(shí)，編譯器要求在其他地方定義變量。聲明通知編譯器存在由該名稱和類型的變量，但編譯器不需要為其分配內(nèi)存，因?yàn)樗窃谄渌胤椒峙涞?。extern 關(guān)鍵字表示“聲明而不定義”。換句話說，它是一種顯式聲明變量或強(qiáng)制聲明而無需定義的方法。

必須在程序的一個(gè)模塊中精確定義一個(gè)變量。 如果沒有定義或多于一個(gè)定義，則可能在鏈接階段產(chǎn)生錯(cuò)誤。 變量可以被聲明多次，只要聲明彼此一致并且與定義一致（頭文件很有用）。 它可以在許多模塊中聲明，包括定義它的模塊，甚至在同一模塊中多次。 但是在模塊中多次聲明它通常是沒有意義的。

extern 變量也可以在函數(shù)內(nèi)聲明。 在這種情況下，必須使用 extern 關(guān)鍵字，否則編譯器會(huì)將其視為本地（自動(dòng)）變量的定義，該變量具有不同的范圍，生命周期和初始值。 此聲明僅在函數(shù)內(nèi)部可見，而不是在整個(gè)函數(shù)模塊中可見。

應(yīng)用于函數(shù)原型的 extern 關(guān)鍵字絕對(duì)沒有任何內(nèi)容（應(yīng)用于函數(shù)定義的 extern 關(guān)鍵字當(dāng)然是非語義的）。 函數(shù)原型始終是一個(gè)聲明，而不是一個(gè)定義。 此外，在標(biāo)準(zhǔn) C 中，函數(shù)始終是外部的，但某些編譯器擴(kuò)展允許在函數(shù)內(nèi)定義函數(shù)。

Example:

File 1:

// Explicit definition, this actually allocates
// as well as describing
int Global_Variable;

// Function prototype (declaration), assumes 
// defined elsewhere, normally from include file.       
void SomeFunction(void);        

int main(void) {
    Global_Variable = 1;
    SomeFunction();
    return 0;
} 

File 2:

// Implicit declaration, this only describes and
// assumes allocated elsewhere, normally from include
extern int Global_Variable;  

// Function header (definition)
void SomeFunction(void) {       
    ++Global_Variable;
}

在此示例中，變量 Global_Variable 在 File 1 中定義。為了在 File 2 中使用相同的變量，必須聲明它。 無論文件數(shù)量多少，全局變量只定義一次; 但是，它必須在包含定義的文件之外的任何文件中聲明。

通常的方法是分配和實(shí)際定義進(jìn)入 .c 文件，但僅僅聲明和原型不分配，只是描述類型和參數(shù)，以便編譯器可以正常工作，并且該信息屬于 .h 頭文件，其他人可以安全地 include 沒有任何可能的沖突。

static

在 C 編程語言（及其緊密的后代，如 C++ 和 Objective-C）中，static 是一個(gè)保留字，用于控制生命周期（作為靜態(tài)變量）和可見性（取決于鏈接）。

在聲明變量或函數(shù)時(shí)作為前綴的 static 關(guān)鍵字可能具有其他效果，具體取決于聲明發(fā)生的位置。

Static global variable

在源文件的頂層（在任何函數(shù)定義之外）聲明為 static 的變量?jī)H在整個(gè)文件中可見。 在此用法中，關(guān)鍵字 static 稱為“訪問說明符”。

Static function

類似地，靜態(tài)函數(shù) - 在源文件的頂層（在任何類定義之外）聲明為靜態(tài)的函數(shù) - 僅在整個(gè)文件中可見。

Static local variables

在函數(shù)內(nèi)聲明為靜態(tài)的變量是靜態(tài)分配的，因此在整個(gè)程序執(zhí)行期間保持其內(nèi)存單元，同時(shí)具有與自動(dòng)局部變量（auto 和 register）相同的可見范圍，這意味著保持函數(shù)的本地性。 因此，當(dāng)一次調(diào)用時(shí)函數(shù)放入其靜態(tài)局部變量的任何值在再次調(diào)用函數(shù)時(shí)仍然存在。

const

在 C 語言中，const 是類型的一部分，而不是對(duì)象的一部分。例如，在 C 中，const int x = 1; 聲明一個(gè) const int 類型的對(duì)象 x - const 是該類型的一部分，就好像它被解析為“（const int）x”

這有兩個(gè)微妙的結(jié)果。 首先，const 可以應(yīng)用于更復(fù)雜類型的部分 - 例如，int const * const x; 聲明一個(gè)指向常量整數(shù)的常量指針，而 int const * x; 聲明一個(gè)指向常量整數(shù)的變量指針，并且 int * const x; 聲明一個(gè)指向變量整數(shù)的常量指針。 其次，因?yàn)?const 是類型的一部分，所以它必須作為類型檢查的一部分匹配。

雖然常量在程序運(yùn)行時(shí)不會(huì)更改其值，但是在程序運(yùn)行時(shí)，聲明為 const 的對(duì)象確實(shí)可能會(huì)更改其值。 一個(gè)常見的例子是嵌入式系統(tǒng)中的只讀寄存器，如數(shù)字輸入的當(dāng)前狀態(tài)。 數(shù)字輸入的數(shù)據(jù)寄存器通常聲明為 const 和 volatile。 這些寄存器的內(nèi)容可能會(huì)在程序執(zhí)行任何操作（volatile）時(shí)發(fā)生變化，但你也不應(yīng)該向它們寫入（const）。

使用方式

在 C 中，所有數(shù)據(jù)類型（包括用戶定義的數(shù)據(jù)類型）都可以聲明為 const，而 const-correctness 規(guī)定所有變量或?qū)ο蠖紤?yīng)該聲明為這樣，除非需要修改它們。 這種對(duì) const 的主動(dòng)使用使得值“更容易理解，跟蹤和推理”，從而提高了代碼的可讀性和可理解性，使團(tuán)隊(duì)工作和維護(hù)代碼更簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鼈鬟_(dá)了有關(guān)值的預(yù)期用途的信息。 在推理代碼時(shí)，這可以幫助編譯器和開發(fā)人員。 它還可以使優(yōu)化編譯器生成更高效的代碼。

簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)類型

對(duì)于簡(jiǎn)單的非指針數(shù)據(jù)類型，應(yīng)用 const 限定符很簡(jiǎn)單。 由于歷史原因，它可以在類型的任何一側(cè)出現(xiàn)（即，const char foo ='a';等同于 char const foo ='a';）。 在某些實(shí)現(xiàn)中，在類型的兩側(cè)使用 const（例如，const char const）會(huì)生成警告但不會(huì)生成錯(cuò)誤。

指針和引用

對(duì)于指針和引用類型，const 的含義更復(fù)雜 - 指針本身或指向的值或兩者都可以是 const。此外，語法可能令人困惑。指針可以聲明為指向可寫值的 const 指針，或指向 const 值的可寫指針，或指向 const 值的 const 指針。 const 指針不能重新分配以指向與最初分配的對(duì)象不同的對(duì)象，但它可用于修改它指向的值（稱為指針對(duì)象）。因此，引用變量是 const 指針的替代語法。另一方面，指向 const 對(duì)象的指針可以重新分配以指向另一個(gè)內(nèi)存位置（應(yīng)該是相同類型或可轉(zhuǎn)換類型的對(duì)象），但它不能用于修改它的內(nèi)存指向還可以聲明指向 const 對(duì)象的 const 指針，既不能用于修改指針，也不能重新指定指向另一個(gè)對(duì)象。以下代碼說明了這些細(xì)微之處：

void Foo( int * ptr,
          int const * ptrToConst,
          int * const constPtr,
          int const * const constPtrToConst )
{
    *ptr = 0; // OK: modifies the "pointee" data
    ptr  = NULL; // OK: modifies the pointer

    *ptrToConst = 0; // Error! Cannot modify the "pointee" data
    ptrToConst  = NULL; // OK: modifies the pointer

    *constPtr = 0; // OK: modifies the "pointee" data
    constPtr  = NULL; // Error! Cannot modify the pointer

    *constPtrToConst = 0; // Error! Cannot modify the "pointee" data
    constPtrToConst  = NULL; // Error! Cannot modify the pointer
}

遵循通常的 C 約定聲明，聲明遵循使用，并且指針中的 * 寫在指針上，表示解除引用。 例如，在聲明 int *ptr 中，解除引用的形式 *ptr是一個(gè) int，而引用形式 ptr 是一個(gè)指向 int 的指針。 因此 const 將名稱修改為右側(cè)。

int *ptr; // *ptr is an int value
int const *ptrToConst; // *ptrToConst is a constant (int: integer value)
int * const constPtr; // constPtr is a constant (int *: integer pointer)
int const * const constPtrToConst; // constPtrToConst is a constant (pointer)
                                   // as is *constPtrToConst (value)

inline

在 C 和 C++ 編程語言中，內(nèi)聯(lián)函數(shù)是使用關(guān)鍵字 inline 限定的函數(shù);這有兩個(gè)目的。首先，它充當(dāng)編譯器指令，建議（但不要求）編譯器通過執(zhí)行內(nèi)聯(lián)擴(kuò)展替換函數(shù)體，即通過在每個(gè)函數(shù)調(diào)用的地址處插入函數(shù)代碼，從而節(jié)省開銷一個(gè)函數(shù)調(diào)用。在這方面，它類似于寄存器存儲(chǔ)類說明符，它類似地提供了一個(gè)優(yōu)化提示。內(nèi)聯(lián)的第二個(gè)目的是改變鏈接行為;這個(gè)細(xì)節(jié)很復(fù)雜。這是必要的，因?yàn)?C/C++ 單獨(dú)的編譯+鏈接模型，特別是因?yàn)楹瘮?shù)的定義（主體）必須在使用它的所有轉(zhuǎn)換單元中重復(fù)，以允許在編譯期間內(nèi)聯(lián)，如果函數(shù)具有外部鏈接，在鏈接過程中導(dǎo)致沖突（它違反了外部符號(hào)的唯一性）。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以用 C 或 C++ 編寫，如下所示：

static inline void swap(int *m, int *n)
{
  int temp = *m;
  *m = *n;
  *n = temp;
}

然后，聲明如下：

swap(&x, &y);

可以被翻譯成（如果編譯器決定進(jìn)行內(nèi)聯(lián)，通常需要啟用優(yōu)化）：

int temp = x;
x = y;
y = temp;

當(dāng)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行大量交換的排序算法時(shí)，這可以提高執(zhí)行速度。