在C++中，全局变量、静态全局变量和全局常量是程序中常见的概念，它们在不同的情境下有着不同的用途和特性。让我们深入了解这些概念，以及它们的区别和用法。

1. 全局变量

全局变量是定义在函数外部，整个程序范围内都可见的变量。通常将全局变量的声明放在.cpp文件中，以避免多层包含可能引起的重复定义错误。为了在其他文件中使用这些变量，可以在相应的头文件中使用 <code>extern 关键字进行声明。

// global_variables.h

extern int globalVar; // 声明全局变量

// global_variables.cpp

int globalVar = 42; // 定义全局变量

其他文件只需包含头文件即可使用全局变量，而不会引起重复定义错误。

2. 静态全局变量

静态全局变量是使用 static 修饰的全局变量。与普通全局变量不同，静态全局变量的作用域被限制在定义它的源文件内，不能被其他源文件引用。在头文件中声明和定义静态全局变量时一体化，不需要额外的 extern 关键字。

// static_global_variable.h

static int staticGlobalVar = 24; // 静态全局变量的声明和定义

多个编译单元包含相同的头文件也不会引起重定义错误，因为每个编译单元都有独立的空间存储静态全局变量。

3. 全局常量

全局常量是使用 const 关键字定义的全局变量，其值在定义时被初始化，并且不能在程序运行过程中修改。在.cpp文件中定义并赋初值，在头文件中使用 extern 进行声明。

// global_constants.h

extern const double PI; // 声明全局常量

// global_constants.cpp

const double PI = 3.14159; // 定义全局常量

虽然多个编译单元中的全局常量有不同的内存地址，但由于其为常量，其值不可修改，因此不会影响程序的行为。

4. 区别

4.1 静态变量与普通变量的区别

普通全局变量的作用域是整个源程序，而静态全局变量的作用域被限制在定义该变量的源文件内，避免在其他源文件中引起错误。

4.2 static全局变量与普通的全局变量

静态全局变量只初始化一次，防止在其他文件单元中被引用。

4.3 static局部变量和普通局部变量

静态局部变量只被初始化一次，下一次依据上一次结果值。

4.4 static函数与普通函数

静态函数在内存中只有一份，普通函数在每个被调用中维持一份拷贝。

5. static的用途

在函数体内，被声明为静态的变量在函数调用过程中保持其值不变。在模块内，被声明为静态的变量和函数只能在模块内部访问，不被模块外其他函数或文件访问，起到限制作用域的作用。

6. 静态变量的使用

static 是C++语言的关键字之一，用于给变量创建永久存储空间。静态变量的生存期远远超过了创建它的函数，可以在多次函数调用中保持其值不变。其可见性与普通变量相似，向下可见，但需要注意未定义标识符时会导致编译器提醒。

void fun(int x) {

static int a = x;

static int b = 0;

a++;

printf("a = %d \n", a);

}

int main() {

for (int i = 10; i > 0; i--) {

fun(i);

}

system("pause");

return 0;

}

输出结果将是：

a = 11

a = 11

a = 11

a = 11

a = 11

a = 11

a = 11

a = 11

a = 11

a = 11

由于 static int a 是一个静态变量，它在第一次调用 fun 函数时被初始化为 x 的值，即 10。在随后的每次调用中，a 会保持其值，并且由于它是静态变量，不会被重新初始化。因此，无论循环多少次，输出都会显示 a = 11，每次都是 a 在上一次的基础上自增1。

7. 静态变量的原理

静态变量在内存中的存储位置不同于栈区的局部变量，而是在数据区。当静态变量被创建时，在数据区为其分配了一段空间，并分配了一个标志符，初始化时标志符被设为 1。之后标志符被设为 0，限制了之后对其的赋值，从而保持其值不变。这使得静态变量的生存期超过了函数本身的生存期。