C/C++の静的変数はメモリのどこに格納される？データセグメントとBSSセグメントを解説

静的変数（static変数）とは、プログラムが実行されている間ずっとメモリ上に存在し続ける変数のことです。つまり、その寿命（ライフタイム）はプログラム全体の実行期間と同じになります。

これは自動変数（ローカル変数）とは大きく異なる点です。自動変数は、その関数が実行されている間だけメモリ上に存在し、関数の処理が終了すると破棄されます。

静的変数が格納されるメモリ領域

静的変数は、メモリのデータセグメントに格納されます。データセグメントとは、プログラムの仮想アドレス空間の一部を指します。

さらに、静的変数は初期化の有無によって、以下の2つの領域に分けられます。

1. 未初期化データセグメント（BSSセグメント）

明示的な初期化が行われていない静的変数や、ゼロで初期化された静的変数は、未初期化データセグメント（BSSセグメントとも呼ばれます）に格納されます。

2. 初期化済みデータセグメント

一方、明示的に値が代入されて初期化された静的変数は、初期化済みデータセグメントに格納されます。

具体例

static int x = 5;
static int y;

このコードでは、静的変数 x は値5で初期化されているため初期化済みデータセグメントに格納され、初期化されていない静的変数 y はBSSセグメントに格納されます。

C言語での動作を確認するサンプルプログラム

次のプログラムは、関数内の静的変数がプログラム終了まで値を保持し続ける様子を示しています。

サンプルコード

#include <stdio.h>

int func() {
    static int i = 4;
    i++;
    return i;
}

int main() {
    printf("%d\n", func());
    printf("%d\n", func());
    printf("%d\n", func());
    printf("%d\n", func());
    printf("%d\n", func());
    printf("%d\n", func());

    return 0;
}

実行結果

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プログラムの解説

このプログラムの動作を順番に見ていきましょう。

func() 関数の処理

関数 func() 内では、i が静的変数として宣言され、値4で初期化されています。初期化されているため、この変数は初期化済みデータセグメントに格納されます。その後、i をインクリメントしてその値を返します。

int func() {
    static int i = 4;
    i++;
    return i;
}

main() 関数の処理

main() 関数では、func() を6回呼び出し、それぞれの戻り値を出力しています。

printf("%d\n", func());
printf("%d\n", func());
printf("%d\n", func());
printf("%d\n", func());
printf("%d\n", func());
printf("%d\n", func());

ここで重要なのは、i が静的変数であるため、関数の呼び出しが終わってもメモリ上に残り続けるという点です。通常のローカル変数であれば、毎回4に初期化されてしまいますが、静的変数の場合は初期化が一度だけ行われ、以降は前回の値が引き継がれます。

その結果、出力は「5, 6, 7, 8, 9, 10」となり、呼び出すたびに値が1ずつ増えていくことが確認できます。これこそが、静的変数がプログラムの実行中ずっとメモリに存在し、一貫した値を保持する証拠です。