Para que serve uma função com a keyword static
?
static
tem efeitos diferentes dependendo do seu uso e contexto. Ela pode ser encontrada em: definição de funções, variáveis globais e locais, membros de dado e funções membro. Como a pergunta trata do uso de static
em funções, o escopo da resposta mantém-se no mesmo.
Nota: Estou levando em conta apenas c++ para elaborar a resposta. Alguns dos conceitos fundamentais continuam o mesmo em c (como a ligação dos nomes), porém aconselho que busque as diferenças.
uma função static
como funciona?
Pra entender isso, precisamos saber o que significa ligação (linkage em Inglês) em c++.
Um nome que refere-se a um objeto, referência, função, tipo, template, namespace, valor, ou qualquer outro nome encontrado em [dcl.dcl]/declaration, pode ter ligação.
Se um nome tem ligação, então ele refere-se a mesma entidade que o nome introduz em uma definição em algum outro escopo.
Por exemplo, em uma definição de função qualquer, como a seguir:
void foo() {
// ...
}
O identificador foo
é o nome, e a função toda é a entidade a qual o nome foo
refere-se.
Se uma entidade (função, variável etc) é definida em vários escopos com o mesmo nome, mas não tendo uma ligação suficiente entre esses nomes, então várias instâncias da mesma entidade são geradas. Isto é, qual entidade é referenciada pelo nome dependerá do escopo no qual o nome foi usado.
Existem alguns tipos de ligação, sendo eles:
- Nenhuma ligação (no linkage)
- Ligação interna (internal linkage)
- Ligação externa (external linkage)
Segundo [basic.link]/2:
- Quando um nome tem ligação externa, a entidade denotada pelo nome pode ser acessada em outras Unidades de Tradução (UT) (lê-se informalmente como outros arquivos .cpp). Funções definidas em uma UT e usadas em outras UTs são um exemplo de tal nome (nome da função) e entidade (função em si).
- Quando um nome tem ligação interna, a entidade denotada pelo nome não pode ser acessada por outras UTs, mas pode ser acessada por outros escopos dentro da UT em que o nome foi declarado. Lembre-se desse em especial, pois esse caso está envolvido com o efeito do
static
em uma declaração de função.
- Quando um nome não tem ligação alguma, ou nenhuma ligação, a entidade denotada pelo nome não pode ser acessada nem fora do escopo onde ela está declarada. Variáveis locais são um exemplo, onde escopos mais fundos podem acessá-la, porém escopos de fora não.
Se você continuar lendo até [basic.link]/3.1, encontrará o seguinte:
- A name having namespace scope has internal linkage if it is the name of
3.1 a variable, function or function template that is explicitly declared static
; or, […]
Ênfases minhas.
Traduzindo livremente, temos que qualquer nome com um escopo de namespace terá ligação interna se o nome de uma variável, função ou template de função é explicitamente declarada com static
.
Finalmente, respondendo a pergunta, uma função declarada com static
faz com que seu nome tenha ligação interna. Ou seja, a função só pode ser acessada por seu nome dentro da UT em que ela está declarada (isto é, informalmente, apenas dentro do arquivo .cpp onde ela reside). Alguns efeitos disso são:
- Garante que a função só pode ser usada dentro da UT em que a mesma reside;
- Consequentemente, seu nome não entrará em conflito com nomes de escopos fora da UT;
- Como isso tem a ver com ligação, o linker (programa final que calcula os símbolos de binários e liga-os) terá menos trabalho, pois o nome da função não é exportado;
- Dá mais possibilidades de otimização para compiladores, já que a função não pode ser usada fora da UT, ela pode ser totalmente otimizada.
Podemos ver um exemplo dos dois últimos itens aqui.
quando deve utilizar uma função static
?
Um de seus usos é manter a encapsulação de uma funcionalidade que uma UT oferece, onde os detalhes de como a funcionalidade é implementada não interessa ao usuário da interface. Apenas as funções expostas para uso teriam ligação externa, ao passo que os detalhes da implementação mantêm-se com ligação interna.
static
tem muitos significados dependendo de onde é utilizado, mas numa função global como esse exemplo funciona como se fosse invisível ao linker, e apenas local ao ficheiro.