変数の寿命とstatic

前のトピックが「どこから見えるか」の話なら、今回は「いつまで生きているか」の話です。この2つは似ていますが別物で、混ぜて考えると必ずつまずきます。

ふつうの局所変数は自動変数と呼ばれ、宣言された瞬間に生まれ、ブロックを抜けると消えます。関数を呼ぶたびに新品が用意されるので、前回の値は残っていません。使い捨てのメモ用紙のようなものです。

ところが、関数の中に置いたまま値を残したいことがあります。そこで使うのが static です。

#include <stdio.h>

int counter(void)
{
    static int count = 0;   // 最初の1回だけ初期化される
    count++;
    return count;
}

int main(void)
{
    printf("%d\n", counter());   // 1
    printf("%d\n", counter());   // 2
    printf("%d\n", counter());   // 3
    return 0;
}

static int count = 0; の初期化はプログラム開始時に一度だけ行われ、関数を抜けても count は消えません。次に呼ばれたとき、前回の値の続きから始まります。ノートを引き出しにしまっておくイメージです。

大事なのは、static を付けてもスコープは広がらないことです。count は相変わらず counter の中からしか見えません。変わるのは寿命だけ。「見える範囲は狭いまま、寿命だけ長い」——これが static 局所変数の正体です。

初期化のルールの違い

void f(void)
{
    int a;            // 中身は不定（ゴミ）。使う前に必ず代入する
    static int b;     // 自動的に 0 で初期化される
    printf("%d\n", b);
}

自動変数は初期化を書かなければ中身が不定ですが、static 変数は必ず 0 から始まります。この差は覚えておくと事故を防げます。

どこに置かれているのか

自動変数は関数を呼ぶたびにスタック上の作業台に作られ、抜けるときに丸ごと片づけられます。一方 static 変数は、プログラム開始時に別の場所（静的領域）へ一度だけ確保されます。置き場所が違うから寿命も違う、というわけです。メモリのどこに何が置かれるかは、第2部で地図にして詳しく見ます。

使いどころの例

• 関数が呼ばれた回数を数える
• 前回の値と比べたい（前回より増えたか）
• 時間のかかる準備を最初の1回だけ済ませる

いずれも「その関数だけが知っていればよい情報」です。同じことをグローバル変数でやると誰からでも触れてしまうので、static 局所変数のほうが安全です。

罠・注意

• 呼び出すたびに結果が変わる関数は、テストがしにくく、原因の追跡も難しくなります。static は「回数を数える」「前回値を覚える」など、必要な場面に絞りましょう。
• static int count = 0; を「毎回0に戻る」と誤解しがちですが、初期化は最初の1回だけです。
• 巨大な配列を自動変数にするとスタックを圧迫します（次のトピックで扱います）。
• static を付けた変数は、同じ関数を何度呼んでも共有されます。あとで複数の処理を同時に動かすようになると、この共有が思わぬ不具合の種になります。

まとめ: 自動変数は使い捨て、static 変数は据え置き。static は寿命だけを延ばす道具で、見える範囲は変わりません。