在C语言中，在函数内部声明结构体

Question

我有一个只能由一个函数访问的结构。该函数将诸如“k、K、kb、KB、m、M、mb、MB”之类的标记转换为实际单位。其目的是简化配置文件。

因此，假设我们有：

static uint32_t real_unit(const char *str)
{
    struct u2type {
      char key[3];
      uint32_t val;
    } const u2types[] = {
       { "k", KB_UNIT },
       { "K", KB_UNIT },
       { "kb", KB_UNIT },
       { "KB", KB_UNIT },
       { "m", MB_UNIT },
       { "M", MB_UNIT },
       { "mb", MB_UNIT },
       { "MB", MB_UNIT },
       { "g", GB_UNIT },
       { "G", GB_UNIT },
       { "gb", GB_UNIT },
       { "GB", GB_UNIT },
       { { 0 }, 0 }
    };

    ... code to look up str ...
}

我看过其他程序，其中u2type结构体会被声明为静态的（再次在函数内部），但我看不出这有什么用处。该结构体不会改变，每次进入函数时它都是相同的。这就是为什么我将其设置为const的原因。

然而，我已经看到很多人在函数内部做类似于“static struct foo { ... } const foos[] = { ... }”的事情，其中范围显然是明确的。

这样做有什么好处吗？我试图在来到SO之前研究ASM输出，以解决这些优化问题，但我不是一个汇编大师 :)

编辑：

是的，我知道这种方法很奇怪。一些项目只是有奇怪的要求（通常是由奇怪的人强制执行的）。然而，问题与函数的使用完全无关。

- tinkertim

Answer 1

将其设置为const和将其设置为static是两个不同的操作。

• 如果它是const，每个函数调用都会获得自己的不可更改的结构体实例。
• 如果它是静态的，则所有函数调用共享一个可更改的结构体实例。

听起来你想要的是一个既是静态又是const的结构体实例，这是一个合理的做法。

就性能而言，静态版本应该稍微占优势，因为结构体实例的构建只会执行一次。

- anon

---

编译器为什么不能将const版本也只构建一次？ - aib

在C语言中，我不确定是否有任何东西需要这样做，但肯定不是必需的。 - anon

如果声明为 static const，它甚至可以被定位在代码段中（或附近），并且在运行时不需要额外的存储空间以及初始值。在嵌入式环境中，ROM 中只有代码而几乎没有可用 RAM 时，这一点可能非常重要。 - RBerteig

Answer 2

如果你将数组声明为静态的，它将被放置在可执行文件的数据段中，并且只会在第一次访问时初始化，甚至可能不会被初始化（因为它可能已经在可执行文件中被初始化）。

如果没有使用静态关键字，则数据将位于每个函数调用的堆栈上，并且每次调用函数时都会进行初始化。

只是一个小细节，当你说你看到过struct u2type是静态的代码时，这并不完全正确。虽然静态存储说明符出现在结构体之前，但它实际上适用于变量，在这种情况下是数组。即使有了静态关键字，结构体本身仍然是自动存储的。

static struct foo { ... } foos [] = { ... };

你可以随后执行以下操作：

struct foo foo1={ ... };

使用以下代码，foo1将是一个自动变量。

- jpalecek

Answer 3

...

// so, do you want odor-free, or fast ?
switch (str[0]){
case 'g': case 'G':
  return GB_UNIT;
case 'k': case 'K':
  return KB_UNIT;
case 'm': case 'M':
  return MB_UNIT;
}

- Mike Dunlavey

---

这就是我通常的做法。因此有这个问题，希望能够挤出我必须利用的每一分资源。 - Tim Post

我认为这是一个关键问题，因为它让我们区分代码效率和编码效率，而不是两者之间的权衡。事实上，通过一些代码生成器，你可以同时拥有两者。 - Mike Dunlavey

Answer 4

如果您在函数内部声明一个静态变量，它只会在第一次进入函数时初始化一次。如果您将其声明为非静态，则每次进入函数时都会初始化。

在您的情况下，这可能会有轻微的差异。使用 static，数组将分配在静态存储中，并且最多只会初始化一次。没有 static，它将在堆栈上分配，并且每次调用函数时都会初始化。

- sharptooth

Answer 5

本地变量或常量分配在堆栈上。它们的存在仅在函数执行期间持续，其值在函数返回时丢失。每次调用函数时都会进行分配和赋值。

声明本地变量或常量为静态意味着其值将从一次调用到下一次保留。这是通过全局分配而不是在堆栈上实现的。只进行一次分配和赋值，在频繁调用大数据结构的函数中可能会导致性能提高。

- mouviciel

---

静态变量很少或几乎不会在堆上分配。 - anon

全局变量也不会在堆上分配 - anon

我认为mouviciel的意思是“全局分配”，而不是“堆上分配”。 - Mike Dunlavey

谢谢Mike让我的回答更清晰。我会相应地进行更新。 - mouviciel

Answer 6

呃……至少将你的函数名更改为'case_insensitive_guess_unit'。这些大多数不是“真正的”单位，而那些是（例如 'K' 代表开尔文而不是千，'b' 通常是位，而'B' 则是字节）都不是你返回的单位。

如果规范是 k[b] -> 1000，m[b] -> 1000000 等，则使用简单的 if/else 可能更快且更清晰。

- Pete Kirkham

---

目的是在配置文件中进行宽容处理。还支持“自动”和其他变体，其中程序选择最小单位...即如果用户有120 GB磁盘和512 MB内存，则会选择MB。 - Tim Post

那么这与真实单位有什么关系呢？如果用户指定的数据是以Mb或MiB而不是MB为单位呢？ - Pete Kirkham