저장소 클래스 - Storage classes (static, extern, thread_local, register)

스토리지 클래스(C++)

 

C++ 변수 선언 구문에서 저장소 클래스는 개체의 수명, 연결 및 메모리의 위치를 제어하는 형식 지정자입니다. 개체는 단 한 가지의 저장소 클래스를 사용할 수 있습니다. 만약 extern, static, thread_local 지정자를 사용하지 않는다면, 변수는 자동 저장소를 가진 블록 내로 정의될 수 있습니다. 자동 개체 및 변수는 연결(Linkage)이 없습니다. 블록 외부에서 코드를 볼 수 없습니다.

 

 

참고

1. mutable 키워드는 저장소 클래스로 정의될 수 있습니다. 그러나 클래스 정의의 멤버 목록에서만 사용할 수 있습니다.
2. Visual Studio 2010 과 이후 버전: auto 키워드는 더이상 C++의 스토리지 클래스가 아니며 register 키워드는 사용되 않습니다. Visual Studio 2017 version 15.7 과 이후 버전: (/std:c++17을 사용함): register 키워드는 C++언어에서 제거되었습니다.

 

register 경고

 

/std:c++17 설정

 

register 자체예제_

int main()
{
    register int val = 0;
 
    val = 1;
    return 0;
}

nStatic is 0
nStatic is 1
nStatic is 3
nStatic is 6
nStatic is 10

// static2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
 
using namespace std;
class CMyClass {
public:
   static int m_i;
};
 
int CMyClass::m_i = 0;
CMyClass myObject1;
CMyClass myObject2;
 
int main() {
   cout << myObject1.m_i << endl;
   cout << myObject2.m_i << endl;
 
   myObject1.m_i = 1;
   cout << myObject1.m_i << endl;
   cout << myObject2.m_i << endl;
 
   myObject2.m_i = 2;
   cout << myObject1.m_i << endl;
   cout << myObject2.m_i << endl;
 
   CMyClass::m_i = 3;
   cout << myObject1.m_i << endl;
   cout << myObject2.m_i << endl;
}

0
0
1
1
2
2
3
3

// static3.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
struct C {
   void Test(int value) {
      static int var = 0;
      if (var == value)
         cout << "var == value" << endl;
      else
         cout << "var != value" << endl;
 
      var = value;
   }
};
 
int main() {
   C c1;
   C c2;
   c1.Test(100);
   c2.Test(100);
}

 

실행결과

var != value
var == value

 

 

 

 

여담_ static 지정자로 선언한 변수는 어셈블리로 보면 0이나 정의를 하지 않았을 시 BSS Segment로, 값을 부여하면 DATA Segment로 할당된다. 이 영역에 궁금한 점은 아래 포스팅을 참고하기 바란다.

메모리

 

extern

extern으로 선언된 객체와 변수는 다른 변동 단위(translation unit) 또는 외부 연결을 가진 둘러싼 범위에 대해 객체를 선언합니다.

extern 저장클래스와 함께 선언된 const 변수는 외부연결이 강제됩니다. extern const 변수의 초기화는 정의된 변역 단위(translation unit)에 허가됩니다. 정의된 변역 단위가 아닌 변역 단위의 초기화는 정의되지 않은 결과를 생성합니다. 더 많은 정보를 원하면, Using extern to Specify Linkage를 참고하세요.

 

 

 

변역 단위 - translation unit

Translation unit (programming) - Wikipedia

Translation unit (programming)

From Wikipedia, the free encyclopedia

In C and C++ programming language terminology, a translation unit is the ultimate input to a C or C++ compiler from which an object file is generated.[1] In casual usage it is sometimes referred to as a compilation unit. A translation unit roughly consists of a source file after it has been processed by the C preprocessor, meaning that header files listed in #include directives are literally included, sections of code within #ifndef may be included, and macros have been expanded.

Context[edit]

A C program consists of units called source files (or preprocessing files), which, in addition to source code, includes directives for the C preprocessor. A translation unit is the output of the C preprocessor – a source file after it has been preprocessed.

Preprocessing notably consists of expanding a source file to recursively replace all #include directives with the literal file declared in the directive (usually header files, but possibly other source files); the result of this step is a preprocessing translation unit. Further steps include macro expansion of #define directives, and conditional compilation of #ifdef directives, among others; this translates the preprocessing translation unit into a translation unit. From a translation unit, the compiler generates an object file, which can be further processed and linked (possibly with other object files) to form an executable program.

Note that the preprocessor is in principle language agnostic, and is a lexical preprocessor, working at the lexical analysis level – it does not do parsing, and thus is unable to do any processing specific to C syntax. The input to the compiler is the translation unit, and thus it does not see any preprocessor directives, which have all been processed before compiling starts. While a given translation unit is fundamentally based on a file, the actual source code fed into the compiler may appear substantially different than the source file that the programmer views, particularly due to the recursive inclusion of headers.

Scope[edit]

Translation units define a scope, roughly file scope, and functioning similarly to module scope; in C terminology this is referred to as internal linkage, which is one of the two forms of linkage in C. Names (functions and variables) declared outside of a function block may be visible either only within a given translation unit, in which case they are said to have internal linkage – they are not visible to the linker – or may be visible to other object files, in which case they are said to have external linkage, and are visible to the linker.

C does not have a notion of modules. However, separate object files (and hence also the translation units used to produce object files) function similarly to separate modules, and if a source file does not include other source files, internal linkage (translation unit scope) may be thought of as "file scope, including all header files".

Code organization[edit]

The bulk of a project's code is typically held in files with a .c suffix (or .cpp, .c++ or .cc for C++, of which .cpp is used most conventionally). Files intended to be included typically have a .h suffix ( .hpp or .hh are also used for C++, but .h is the most common even for C++), and generally do not contain function or variable definitions to avoid name conflicts when headers are included in multiple source files, as is often the case. Header files can be, and often are, included in other header files. It is standard practice for all .c files in a project to include at least one .h file.

See also[edit]

Single Compilation Unit

 

c나 cpp와 같은 전처리를 거친 코드 단위을 뜻한다. 매크로나 헤더 추가와 같은 것들을 모두 끝마친 상태를 말하는 것이며, extern은 말 그대로 모든 코드가 정리된 이후 선언되는 일종의 최종적인 선언과도 같은 것이다. 그러니 외부에 존재할 수 있는 것이며, 이후에 접근하겠다는 개념이 성립하는 것이다.

 

 

 

 

아래는 해당 키워드의 컴파일러옵션을 설명한다. 아직 이런 옵션은 달아본적이 없다만 충분히 버젼업에 대한 오류나 경고가 발생할 여지가 있으므로 꼭 체크를 해야하긴 할 부분이다.

 

/Zc:externConstexpr 컴파일러 옵션을 사용하면, extern constexpr를 사용하여 선언한 변수에 외부 연결을 적용합니다. 초기 Visual Studio 버젼과 기본값 또는 /Zc:externConstexpr-  으로 지정된 경우, Visual Studio는 extern 키워드를 사용하여도 constexpr 변수에 내부연결을 적용시킵니다. /Zc:externConstexpr 옵션은 Visual Studio 2017 Update 15.6. 에 사용할 수 있게 되었고, 기본값에서 제외되었습니다. /permissive- 옵션은 /Zc:externConstexpr 옵션을 활성화 하지 않습니다.

 

 

아래 코드는 두개의 extern 선언 DefinedElsewhere(다른 번역 단위에 정의된 이름을 참조함)과 DefinedHere(둘러싼 범위에 정의된 이름을 참조함)을 보여줍니다. 

 

// external.cpp
// DefinedElsewhere is defined in another translation unit
extern int DefinedElsewhere;
int main() {
   int DefinedHere;
   {
      // refers to DefinedHere in the enclosing scope
      extern int DefinedHere;
   }
}

 

 

 

thread_local (C++11)

thread_local로 정의된 변수는 생성된 thread에서만 엑세스될 수 있습니다. 해당 변수는 thread가 생성될 때 생성되고, thread가 파괴될 때 파괴됩니다. 각 thread는 고유한 변수의 복사값을 가집니다. 윈도우 운영체제에서, thread_local은 기능적으로 Microsoft-지정자 __delclspec(thread) 항목과 기능적으로 같은 활동입니다.

thread_local float f = 42.0; // Global namespace. Not implicitly static.
 
struct S // cannot be applied to type definition
{
    thread_local int i; // Illegal. The member must be static.
    thread_local static char buf[10]; // OK
};
 
void DoSomething()
{
    // Apply thread_local to a local variable.
    // Implicitly "thread_local static S my_struct".
    thread_local S my_struct;
}

 

실행 결과_

Initializing: Auto I1
In block.
Initializing: Auto I2
Initializing: Static I3
Destroying: Auto I2
Exited block.
Destroying: Auto I1
Destroying: Static I3

 

이 예제는 오브젝트 I1, I2 및 I3이 언제 어떻게 초기화되는지, 그리고 언제 파괴되는지를 보여줍니다.

프로그램에 대해 몇 가지 주의해야 할 점이 있습니다.

 

• 첫째, I1 과 I2는 프로그램 진행이 정의된 범위에서 벗어날 때에 자동적으로 소멸된다.

• 둘째, C++에서는, 범위 시작 위치에 객체나 변수를 선언한 필요는 없습니다.
  그러므로, 진행이 그것들의 정의에 도달했을 때에만 해당 객체들의 초기화가 진행됩니다. (해당 예시는 I2와 I3의 정의 부분입니다.) 실행 결과에서 정확히 그들의 초기화 순서를 보여줍니다.

• 마지막으로, I3와 같은 static 지역 변수는 프로그램이 진행되는 동안 해당 값은 유지됩니다. 그러나 프로그램이 종료(Terminate)될 경우 소멸됩니다.

 

 static으로 선언된 I3가 프로그램 종료시 해제가 되는 것이라 위에서 언급했으므로 가장 마지막에 해제된다.