【C言語】関数内のstatic変数とは？値が残る仕組みと初期化のタイミング

#include <stdio.h>

// 静的ローカル変数の初期化は1回だけ
void demo(void) {
    static int x = 100; // ここは最初の1回だけ評価・代入される
    printf("x=%d\n", x);
    x++;                // 値は次回呼び出しまで保持される
}

int main(void) {
    demo(); // x=100
    demo(); // x=101
    demo(); // x=102
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 初期値省略時は0クリアされる
void demo_zero(void) {
    static int s;   // 0で初期化される
    printf("s=%d\n", s);
    s += 5;         // 値は保持される
}

int main(void) {
    demo_zero(); // s=0
    demo_zero(); // s=5
    return 0;
}

#include <stdio.h>

void f_static_init(void) {
    static int a = 10; // 初期化: これが評価されるのは1回だけ
    printf("a=%d\n", a);
    a++;               // 値は保持される
}

void f_assignment(void) {
    int b;             // 自動変数
    b = 10;            // 代入: 呼び出しのたびに10に戻す
    printf("b=%d\n", b);
    b++;
}

int main(void) {
    puts("--- static 初期化 ---");
    f_static_init(); // a=10
    f_static_init(); // a=11

    puts("--- 代入 ---");
    f_assignment();  // b=10
    f_assignment();  // b=10 (毎回10に戻る)
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 呼び出されるたびにカウントアップして返す
int hit_counter(void) {
    static int count = 0; // 値を保持
    count++;
    return count;
}

int main(void) {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("hit %d\n", hit_counter());
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 一度だけ初期化したい処理をガードする
void init_once(void) {
    static int initialized = 0; // 0:未実行, 1:実行済み
    if (!initialized) {
        // ここに重い初期化処理を置く
        puts("heavy init ... done");
        initialized = 1; // マークする
    } else {
        puts("already initialized");
    }
}

int main(void) {
    init_once(); // heavy init ... done
    init_once(); // already initialized
    init_once(); // already initialized
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 直前の入力値を覚えて差分を計算する
int diff_from_prev(int current) {
    static int prev = 0;     // 初回は0
    int diff = current - prev;
    prev = current;          // 次回のために保存
    return diff;
}

int main(void) {
    int data[] = {10, 15, 12};
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("current=%d, diff=%d\n", data[i], diff_from_prev(data[i]));
    }
    return 0;
}

// POSIX Threadsを用いた簡易的な排他の例
// コンパイル例: gcc -pthread example.c
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

static pthread_mutex_t g_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int next_id_safe(void) {
    static int id = 0; // 共有される
    pthread_mutex_lock(&g_lock);
    int v = ++id; // クリティカルセクション
    pthread_mutex_unlock(&g_lock);
    return v;
}

int main(void) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int id = next_id_safe();
        printf("id = %d\n", id); // 出力は省略
    }
    return 0;
}

// file1.c
static int hidden_value = 42;   // この翻訳単位(file1.c)の外からは見えない(内部結合)

int get_hidden(void) {
    return hidden_value;
}

// file2.c からは hidden_value にリンクできない。
// 代わりに get_hidden() のような公開関数を介してアクセスする設計にする。