Storage class specifiers

存储类说明符是名称 声明语法 中 decl-specifier-seq 的组成部分。它们与名称的 作用域 共同控制着名称的两个独立属性：其 存储期 和其 链接 。

存储期

存储期 是 对象 的一种属性，它定义了包含该对象的存储空间的最小潜在生命周期。存储期由创建对象时使用的构造决定，且为下列之一：

• static storage duration

• 自动存储期
• 动态存储期

静态 、线程 (C++11 起) 和自动存储期与通过 声明 引入的对象以及 临时对象 相关联。动态存储期与通过 new 表达式 创建的对象或 隐式创建的对象 相关联。

存储期类别同样适用于引用。

子对象 与引用成员的存储周期与其完整对象的存储周期相同。

说明符

以下关键字为 存储类说明符 ：

• static

• extern
• mutable

在 声明说明符序列 中，最多只能有一个存储类说明符 ，但 thread_local 可以与 static 或 extern 同时出现 (C++11 起) 。

mutable 对存储期没有影响。关于其用法，请参阅 const/volatile 。

其他存储类说明符可以出现在以下声明的 声明说明符序列 中：

匿名联合 也可以使用 static 进行声明。

静态存储期

满足以下所有条件的变量具有 静态存储期 ：

• 它属于 命名空间作用域 ，或是首次使用 static 或 extern 声明的。

这些实体的存储周期与程序运行期间相同。

自动存储期

以下变量具有 自动存储期 ：

• 属于 块作用域 且未显式声明为 static 、 thread_local ， (C++11 起) 或 extern 的变量。此类变量的存储期持续到其所在代码块执行结束。
• 属于参数作用域（即函数参数）的变量。函数参数的存储期持续到其 析构 完成后立即结束。

动态存储期

程序执行期间通过以下方式创建的对象具有 动态存储期 ：

• new 表达式 。此类对象的存储空间通过 分配函数 进行分配，并通过 释放函数 进行回收。
• 隐式创建 通过其他方式实现。此类对象的存储空间与某些现有存储空间重叠。
• 异常对象 。此类对象的存储空间以未指定的方式分配和回收。

链接

一个名称可以具有 外部链接  , 模块链接 (C++20 起) , 内部链接 或 无链接 ：

• 具有外部链接的实体名称可以在另一个 翻译单元 中 重新声明 ，且该重新声明可以 附加到不同模块 (C++20 起) 。

• 具有内部链接名称的实体可以在同一翻译单元的其他作用域中重新声明。
• 不具有链接名称的实体只能在同一作用域内重新声明。

以下链接关系已被识别：

无链接

以下在块作用域声明的名称均无链接：

• 未显式声明为 extern 的变量（无论是否包含 static 修饰符）；
• 局部类 及其成员函数；
• 在块作用域声明的其他名称，如类型别名、枚举类型及枚举项。

未指定为外部 、模块 (C++20 起) 或内部链接的名称同样不具有链接属性，无论其声明于哪个作用域中。

内部链接

以下在命名空间作用域声明的名称具有内部链接：

• 声明为 static 的变量 、变量模板 (C++14 起) 、函数或函数模板；
• 非模板 (C++14 起) 非 volatile const 限定类型的变量，除非

• 它们被显式声明为 extern ，或
• 它们先前已被声明，且先前的声明未具有内部链接；

• 匿名联合体 的数据成员。

外部链接

具有外部链接的变量和函数还拥有 语言链接 特性，这使得使用不同编程语言编写的翻译单元能够进行链接。

以下在命名空间作用域声明的名称均具有外部链接，除非它们声明于无名命名空间 ，或其声明附属于具名模块且未被导出 (C++20 起) ：

• 未在上方列出的变量与函数（即未声明为 static 的函数、未声明为 static 的非 const 变量，以及任何声明为 extern 的变量）；
• 枚举类型；
• 类的名称、其成员函数、静态数据成员（无论是否为 const）、嵌套类和枚举类型，以及在类体内通过 friend 声明首次引入的函数；
• 未在上方列出的所有模板名称（即未声明为 static 的函数模板）。

以下名称若首次在块作用域声明，则具有外部链接：

• 声明为 extern 的变量名称；
• 函数名称。

静态块变量

具有静态 或线程 (C++11 起) 存储期的块作用域变量，在控制首次经过其声明时被初始化（除非其初始化是 零初始化 或 常量初始化 ，这些初始化可以在首次进入块之前执行）。在所有后续调用中，该声明将被跳过。

• 如果初始化过程 抛出异常 ，该变量不被视为已完成初始化，下次控制流经过该声明时将再次尝试初始化。
• 如果初始化过程递归进入正在初始化该变量的代码块，则行为未定义。

具有静态存储期的块变量 析构函数会在程序退出时被调用 ，但仅当初始化成功完成时才会执行。

在所有相同 内联函数 （可能是隐式内联的）定义中，具有静态存储期的变量都指向同一翻译单元中定义的同一对象，只要该函数具有外部链接。

翻译单元局部实体

C++20 标准化了翻译单元局部实体的概念，详见 此页面 获取更多信息。

一个实体是 翻译单元局部 （或简称 TU局部 ）的，如果

• 它具有内部链接的名称，或
• 它没有具有链接的名称，并在一个翻译单元局部实体的定义内被引入，或
• 它是一个模板或模板特化，其模板参数或模板声明使用了翻译单元局部实体。

若以下情况发生，可能导致问题（通常是违反 ODR ）：非翻译单元局部实体的类型依赖于翻译单元局部实体，或对非翻译单元局部实体的声明 （或 (C++17 起) 其 推导指引 ） 在其外部引用了翻译单元局部实体。

• 非内联函数或函数模板的函数体
• 变量或变量模板的初始化器
• 类定义中的友元声明
• 变量值的用法，如果该变量 可用于常量表达式

注释

在顶层命名空间作用域（C语言中称为文件作用域）中，被声明为 const 且未使用 extern 的命名实体在C语言中具有外部链接属性，但在C++中具有内部链接属性。

自C++11起， auto 不再是存储类说明符；它被用于指示类型推导。

在不同作用域中引用的具有内部或外部链接的 thread_local 变量名称，可能指向相同或不同的实例，这取决于代码是在相同线程还是不同线程中执行。

extern 关键字还可用于指定 语言链接 和 显式模板实例化声明 ，但在这些情况下它并非存储类说明符（除非声明直接包含在语言链接规范中，此时该声明会被视为包含 extern 说明符）。

除了 thread_local 之外，存储类说明符不允许出现在 显式特化 和 显式实例化 中：

template<class T>
struct S
{
    thread_local static int tlm;
};
template<>
thread_local int S<float>::tlm = 0; // 此处未出现 "static" 关键字

关键词

auto 、 register 、 static 、 extern 、 thread_local 、 mutable

示例

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <string>
#include <thread>
thread_local unsigned int rage = 1;
std::mutex cout_mutex;
void increase_rage(const std::string& thread_name)
{
    ++rage; // 在锁外修改是安全的；这是线程局部变量
    std::lock_guard<std::mutex> lock(cout_mutex);
    std::cout << "Rage counter for " << thread_name << ": " << rage << '\n';
}
int main()
{
    std::thread a(increase_rage, "a"), b(increase_rage, "b");
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(cout_mutex);
        std::cout << "Rage counter for main: " << rage << '\n';
    }
    a.join();
    b.join();
}

Rage counter for a: 2
Rage counter for main: 1
Rage counter for b: 2

缺陷报告

以下行为变更缺陷报告被追溯应用于先前发布的C++标准。

参考文献

参见