通过将变量设置为静态，我能获得更好的性能吗？

Question

为什么有些人会将变量声明为静态的，就像这样：

char baa(int x) {
    static char foo[] = " .. ";
    return foo[x ..];
}

改为：

char baa(int x) {
    char foo[] = " .. ";
    return foo[x ..];
}

这似乎是Linux源代码应用程序中非常常见的。有性能差异吗？如果有，可以有人解释一下原因吗？谢谢。

- Jack

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这段代码无法编译，数组指示器应该在变量名之后而不是之前。 - Richard J. Ross III

Answer 1

这不是为了性能而做的，而是为了减少内存使用。虽然有一定的性能提升，但通常不是你会看到这样的代码的主要原因。

函数中的变量在堆栈上分配，它们将被保留并在每次调用函数时被移除，而且重要的是，它们将计入堆栈大小限制，这对许多嵌入式和资源受限平台来说是一个严重的约束。

然而，静态变量存储在.BSS或.DATA段（非显式初始化的静态变量将进入.BSS，静态初始化的静态变量将进入.DATA），并不在堆栈上。编译器也可以利用这一点进行某些优化。

- Mahmoud Al-Qudsi

Answer 2

在典型的实现中，使用static的版本只会在编译时将字符串放置到内存中的某个位置，而没有用static的版本会在每次调用函数时分配一些堆栈空间，并将字符串写入该空间。

因此，使用static的版本可能：

• 更快
• 可能使用更少的内存
• 将使用较少的堆栈空间（在某些系统上是一种稀缺资源）
• 与缓存更友好（对于小字符串不太可能是一个大问题，但如果foo是大块内容，则可能会有帮助）。

- Gareth McCaughan

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是的，我做到了。谢谢。我已经编辑了我的答案，使其更加清晰和正确。 - Gareth McCaughan

为什么它会节省内存？加载函数时，它是否仍然需要消耗堆栈内存？ - dragonxlwang

@dragonxlwang 请看 char foo[] = "bar" 和 static char foo[] = "bar" 的区别。当程序被加载到内存中时，"bar" 是可执行映像的一部分。区别在于它们的处理方式。static 直接指向已加载的可执行映像中的 "bar"（这也解释了 static 的副作用）。非 static 必须：（1）分配足够大的堆栈空间来存储 "bar"，并且（2）在 每次函数调用 时将 "bar" 从已加载的程序复制到该堆栈空间中。每次调用都会在该函数中创建所有堆栈变量的新副本。这也是为什么深度递归会快速耗尽堆栈的原因。 - Jody Bruchon

Answer 3

是的，性能是不同的：与自动存储中的变量每次初始化不同，静态变量仅在第一次通过函数时初始化。如果未对foo进行编写，则没有其他区别。如果对其进行编写，那么对静态变量的更改在调用之间保留，而对自动变量的更改则在下一次通过函数时丢失。

- Sergey Kalinichenko

Answer 4

在方法中定义一个静态变量只是意味着该变量没有“释放”，即它将保留其值以供后续调用使用。这可能会根据算法导致性能提升，但它本身并不是性能提升。

- tsug303

Answer 5

如果您将变量声明为静态的，则确实会有所不同：

1. 首先，内存将分配在bss或数据段中，而不是堆栈中。

2. 其次，它将仅被初始化一次，而不像函数的其他变量那样每次都会被初始化，这肯定会产生差异。

3. 第三，它保留在函数调用之间的值。因此，根据情况使用它。

- john