Storage class specifiers

Спецификаторы класса хранения являются частью decl-specifier-seq в синтаксисе объявления имени. Вместе с областью видимости имени они управляют двумя независимыми свойствами имени: его продолжительностью хранения и его связыванием .

Продолжительность хранения

Продолжительность хранения — это свойство объекта , которое определяет минимальный потенциальный срок существования памяти, содержащей объект. Продолжительность хранения определяется конструкцией, используемой для создания объекта, и может быть одной из следующих:

• статическая продолжительность хранения

• автоматическая продолжительность хранения
• динамическая продолжительность хранения

Статическая , потоковая, (начиная с C++11) и автоматическая продолжительности хранения связаны с объектами, введёнными объявлениями и с временными объектами . Динамическая продолжительность хранения связана с объектами, созданными new выражением или с неявно созданными объектами .

Категории продолжительности хранения применимы и к ссылкам.

Продолжительность хранения подобъектов и членов-ссылок соответствует продолжительности хранения их полного объекта.

Спецификаторы

Следующие ключевые слова являются спецификаторами класса хранения :

• static

• extern
• mutable

В decl-specifier-seq может быть не более одного спецификатора класса хранения , за исключением того, что thread_local может появляться вместе с static или extern (since C++11) .

mutable не влияет на продолжительность хранения. Для его использования см. const/volatile .

Другие спецификаторы класса хранения могут появляться в decl-specifier-seq s следующих объявлений:

Анонимные объединения также могут быть объявлены с static .

Статическая продолжительность хранения

Переменная, удовлетворяющая всем следующим условиям, имеет static storage duration :

• Он принадлежит к области видимости пространства имён или объявляется впервые с static или extern .

Хранение этих сущностей продолжается в течение всего времени выполнения программы.

Автоматическая продолжительность хранения

Следующие переменные имеют автоматическую продолжительность хранения :

• Переменные, принадлежащие блочной области видимости и не объявленные явно как static , thread_local , (начиная с C++11) или extern . Память для таких переменных существует до выхода из блока, в котором они созданы.
• Переменные, принадлежащие параметрической области видимости (т.е. параметры функций). Память для параметра функции существует до момента непосредственно после его разрушения .

Динамическая продолжительность хранения

Объекты, созданные следующими методами во время выполнения программы, имеют dynamic storage duration :

• new выражения . Память для таких объектов выделяется функциями выделения памяти и освобождается функциями освобождения памяти .
• Неявное создание другими способами. Память для таких объектов перекрывается с некоторой существующей памятью.
• Объекты исключений . Память для таких объектов выделяется и освобождается неопределённым образом.

Связывание

Имя может иметь внешнюю линковку  , модульную линковку (начиная с C++20) , внутреннюю линковку , или отсутствие линковки :

• Сущность, имя которой имеет внешнюю линковку, может быть переобъявлена в другой единице трансляции , и переобъявление может быть прикреплено к другому модулю (начиная с C++20) .

• Сущность, имя которой имеет внутреннюю линковку, может быть переобъявлена в другой области видимости в той же единице трансляции.
• Сущность, имя которой не имеет линковки, может быть переобъявлена только в той же области видимости.

Распознаются следующие связи:

Отсутствие связывания

Любое из следующих имён, объявленных в области видимости блока, не имеет связывания:

• переменные, которые не объявлены явно extern (независимо от модификатора static );
• локальные классы и их функции-члены;
• другие имена, объявленные в области видимости блока, такие как typedef, перечисления и перечислители.

Имена, не указанные с внешней , модульной, (начиная с C++20) или внутренней линковкой, также не имеют линковки, независимо от того, в какой области они объявлены.

Внутренняя компоновка

Любое из следующих имён, объявленных в области видимости пространства имён, имеет внутреннюю линковку:

• переменные , шаблоны переменных (since C++14) , функции или шаблоны функций, объявленные static ;
• нетемплейтные (since C++14) переменные не-volatile const-квалифицированного типа, если только

• они явно объявлены extern , или
• они были ранее объявлены, и предыдущее объявление не имело внутренней компоновки;

• элементы данных анонимных объединений .

Внешняя линковка

Переменные и функции с внешней линковкой также имеют языковую линковку , что позволяет связывать единицы трансляции, написанные на разных языках программирования.

Любое из следующих имён, объявленных в области видимости пространства имён, имеет внешнюю линковку, если только они не объявлены в безымянном пространстве имён или их объявления не прикреплены к именованному модулю и не экспортируются (начиная с C++20) :

• переменные и функции, не перечисленные выше (то есть функции, не объявленные static , неконстантные переменные, не объявленные static , и любые переменные, объявленные extern );
• перечисления;
• имена классов, их функций-членов, статических членов данных (константных или нет), вложенных классов и перечислений, а также функций, впервые объявленных с помощью friend внутри тел классов;
• имена всех шаблонов, не перечисленных выше (то есть не шаблонов функций, объявленных static ).

Любое из следующих имен, впервые объявленных в области видимости блока, имеет внешнюю линковку:

• имена переменных, объявленных extern ;
• имена функций.

Статические переменные блока

Блочные переменные со статической или потоковой (since C++11) длительностью хранения инициализируются при первом прохождении управления через их объявление (если их инициализация не является нулевой или константной инициализацией , которые могут быть выполнены до первого входа в блок). При всех последующих вызовах объявление пропускается.

• Если инициализация выбрасывает исключение , переменная не считается инициализированной, и инициализация будет предпринята снова при следующем прохождении управления через объявление.
• Если инициализация рекурсивно входит в блок, в котором производится инициализация переменной, поведение не определено.

Деструктор для блочной переменной со статической продолжительностью хранения вызывается при завершении программы , но только если инициализация прошла успешно.

Переменные со статической продолжительностью хранения во всех определениях одной и той же inline-функции (которая может быть неявно inline) ссылаются на один и тот же объект, определённый в одной единице трансляции, при условии что функция имеет внешнюю линковку.

Сущности, локальные для единицы трансляции

Концепция сущностей, локальных для единицы трансляции, стандартизирована в C++20, подробности смотрите на этой странице .

Сущность называется translation-unit-local (или сокращённо TU-local ), если

• он имеет имя с внутренней линковкой, или
• он не имеет имени с линковкой и введён в определении TU-локальной сущности, или
• он является шаблоном или специализацией шаблона, чей аргумент шаблона или объявление шаблона использует TU-локальную сущность.

Плохие вещи (обычно нарушение ODR ) могут произойти, если тип не-TU-локальной сущности зависит от TU-локальной сущности, или если объявление , или deduction guide для, (since C++17) не-TU-локальной сущности упоминает TU-локальную сущность вне её

• тело функции для не встроенной функции или шаблона функции
• инициализатор для переменной или шаблона переменной
• объявления friend в определении класса
• использование значения переменной, если переменная пригодна для использования в константных выражениях

Примечания

Имена на уровне пространства имен верхнего уровня (область видимости файла в C), которые являются const и не extern имеют внешнюю линковку в C, но внутреннюю линковку в C++.

Начиная с C++11, auto больше не является спецификатором класса хранения; он используется для указания выведения типа.

Имена thread_local переменных с внутренней или внешней линковкой, на которые ссылаются из разных областей видимости, могут ссылаться на один и тот же или на разные экземпляры в зависимости от того, выполняется ли код в одном и том же или в разных потоках.

Ключевое слово extern также может использоваться для указания языковой линковки и объявлений явной инстанциации шаблонов , но в этих случаях оно не является спецификатором класса хранения (за исключением случаев, когда объявление непосредственно содержится в спецификации языковой линковки, и в этом случае объявление обрабатывается так, как если бы оно содержало спецификатор extern ).

Спецификаторы класса хранения, за исключением thread_local , не допускаются в явных специализациях и явных инстанцированиях :

template<class T>
struct S
{
    thread_local static int tlm;
};
template<>
thread_local int S<float>::tlm = 0; // здесь "static" не появляется

Ключевые слова

auto , register , static , extern , thread_local , mutable

Пример

#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; // modifying outside a lock is okay; this is a thread-local variable
    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

Отчёты о дефектах

Следующие отчеты об изменениях поведения, влияющие на дефекты, были применены задним числом к ранее опубликованным стандартам C++.

Ссылки

Смотрите также