（嵌入式）C 中的静态变量，头文件的实例化和内存消耗？

Question

我有一个带有

static int c[100];

的头文件 foo.h。如果我在 main.c 中包含 foo.h，它会创建 c[100] 的另一个实例。如果我在 bar.h 中再次这样做，我会得到另一个实例：

foo.h：

#ifndef FOO_H
#define FOO_H

static int c[100];
void foo(void);

#endif

foo.c

#include <stdio.h>
#include "foo.h"

void foo(void)
{
    c[0] = 100;
    printf("c: %d \taddress: %p \t size: %lu\n", c[0], (void *)&c, sizeof(c));
}

bar.h

#ifndef BAR_H
#define BAR_H

void bar(void);

#endif

bar.c

#include <stdio.h>
#include "bar.h"
#include "foo.h"

void bar(void)
{
    c[0] = 111;
    printf("c: %d \taddress: %p \t size: %lu\n", c[0], (void *)&c, sizeof(c));
}

main.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include "foo.h"
#include "bar.h"

int main()
{
    c[0] = 22;
    printf("c: %d \taddress: %p \t size: %lu\n", c[0], (void *)&c, sizeof(c));

    foo();

    bar();

    return 0;
}

结果显示我在不同地址的内存中有三个块，每个块有 400 字节：

c: 22   address: 0x102de4000     size: 400
c: 100  address: 0x102de4190     size: 400
c: 111  address: 0x102de4320     size: 400

所以它使用 1200 字节内存，对吗？

除此之外，这只是一个示例，其中数组可能会更大（因此我将使用带有运行时内存分配的指针）：

• 编译时有没有进行优化？
• 编译器（我现在使用 gcc）是否足够聪明，能够意识到只使用了 c[0] ？
• 操作系统（请说出一个）是否足够智能，不会浪费内存？
• 当我为嵌入式微控制器编写代码时，在另一个操作系统上运行该程序（内存方面）有什么区别吗？

Answer 1

如果您只想要一个数组，请不要在头文件中define它。

extern

在标头中声明，并在

foo.c

文件中定义它。此外，使其

static

确保每个翻译单元获得数组的唯一实例。

foo.h

：

#ifndef FOO_H
#define FOO_H

extern int c[100];  // note the extern declaration
void foo(void);

#endif

#include "foo.h"
#include <stdio.h>

int c[100];        // here's the definition

void foo(void)
{
    c[0] = 100;
    printf("c: %d \taddress: %p \t size: %lu\n", c[0], (void *)&c, sizeof(c));
}

这样，所有包含

foo.h

的翻译单元都将在

c

中定义

foo.c

，因此它们只会共享一个数组。