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存储持续性、作用域和链接性

作用域scope描述了名称在文件(翻译单元)的多大范围内可见。

链接性linkage描述了名称在不同单元间共享。链接为外部的名称可以在文件间共享,链接性为内部的名称只能由一个文件中的函数共享。自动变量的名称是没有链接性,因为他们不能共享。

在名字空间中声明的变量的作用域为整个名称空间,因此全局作用域是名称空间作用域的特例。

寄存器变量是一种形式的自动变量,因此其存储持续性为自动,作用域为局部,但没有链接性。关键字register提醒编译器,用户希望它通过使用CPU寄存器,而不是堆栈来处理特定的变量,从而提供变量访问的快速。这种提醒并不意味着编译器一定满足这种请求。比如寄存器已经被占用,或者寄存器无法存储所请求的类型。如果变量被存储在寄存器中,那么他就没有内存地址,因此不能将地址操作符用于寄存器变量。

void gromb(int *)  int main()  {      int x;      register int y ;     gromb(&x);     gromb(&y);    //不能使用取地址符    ...  

 

5种变量存储方式
存储描述持续性作用域链接性如何声明
自动自动代码块可使用auto
寄存器自动代码块在代码块中使用register
静态,无链接静态代码块在代码块中,使用static
静态,外部链接性静态文件外部在函数外面
静态,内部链接性静态文件内部在函数外面,使用static

 

int global=1000;            //static静态持续性,外部链接,可在文件外面使用  static int one_file=50;    //static静态持续性,内部链接,只能在当前文件中使用  int main()  {     ……  }  void fun1(int n)  {     static int count = 0;//static静态持续性,无链接性,只在函数中使用     int llama=0;  ……  }  void fun2(int q)  {    ……  }  

这里的global具有外部链接性,因此,在另一个文件file2.cpp可以直接使用他 ,但是在使用他之前,需要提供变量的external声明

 //file2.cpp  #include "iostream"  using namespace std;  external int global;     //外部变量使用前必须声明    void showExternal()  {     cout << global <<endl;  }   

这里尤其要注意的是声明的两种形式

定义声明(defining declaration)或简称为定义definition,它主要给变量分配存储空间。定义只能进行一次

重新声明或称为引用声明(referencing declaration)简称为声明declaration,它不给变量分配空间,只是扩展他得作用域,因此不能在引用声明中初始化变量。声明可以多次

 external double warning = 0.5//不能给引用声明初始化  

仅当声明将变量分配存储空间时,即定义声明,才能在声明中初始化变量。

说明符和限定符

除了auto,register,static,extern之外,还有const,volatile,mutable

volatile关键字仅针对const起作用,他表明,即使程序代码没有对内存单元进行修改,,其值也可能发生变化。例如,一个指针指向某个硬件位置,其中包含了来自串行端口的时间或信息。在这种情况下,硬件(而不是程序)可能修改其中的内容。或者两个程序可能相互影响,共享数据。该关键字作用是改善编译器的优化能力,在读取某个变量时,将这个值缓存到寄存器中。这种优化假设变量的值在两次使用之间不会变化。

再谈const

假设将一组常量放在头文件中,多个文件包含该头文件。这会导致重复定义常量,因为他们是内部链接性的。只能将这些常量放在一个文件中,而其他文件必须使用extern来提供引用声明。另外,只有未使用extern关键字的声明才能进行初始化。由于外部定义的const数据的链接性是内部的,因此可以在所有文件中使用相同的声明。内部链接性还意味着,每个文件都有自己的一组常量,而不是所有文件共享一组常量。每个定义都是所属文件私有的,这就是能够将常量定义放在头文件中的原因。

如果出于某种原因,程序员希望某个常量的链接性为外部的,则可以使用extern关键字来覆盖默认的内部链接性。

 extern const int states = 50  

这点与定义常规外部变量不同,常规外部变量定义时无需extern关键字。但这里需要,切记!

函数和链接性

函数的存储持续性都是静态的,即在整个程序执行期间都是一直存在。默认情况下,函数的链接性为外部的,即可以在文件中共享。要让程序在另一个文件中查找函数,该文件必须作为程序的组成部分被编译,或者是有链接程序搜索的库文件。)还可以使用关键字static将函数的链接性设置为内部的,使之只能在一个文件中使用。如果该文件的函数原型指出该函数是静态的,则编译器将只在该文件中查找函数定义;否则,编译器(包括链接程序)将在所有的程序文件中查找。如果找到两个定义,编译器将发出错误消息,因为每个外部函数只能有一个定义,如果在程序文件中没有找到,编译器将在库中搜索。这意味着如果定义了一个与库函数同名的函数,编译器将使用程序员定义的版本,而不是库函数。

语言链接性

链接程序要求每个不同的函数都有不同的符号名。在C语言中,一个名称只对应一个函数,因此很容易实现。为满足内部需求,C语言编译器,只能将spiff这样的函数翻译为_spiff,这种方法叫C语言链接性。但C++中,同一个名称的函数可能对应多个函数,必须将这些函数翻译成不同的符号名。因此,C++编译器指向名称矫正或名称修饰,为重载函数生成不同的符号名称。例如spiff(int )转换成_spiff_i,spiff(double,double)转化成_spiff_d_d。这种称为C++语言链接。

链接程序寻找与C++函数调用匹配的函数时,使用的方法与C语言不同,但如果要在C++程序中使用C库中预编译的函数,将出现什么情况?

假设

spiff(22);//调用C库中的spiff(int)函数

它在C语言库中的符号名为_spiff,但C++查询约定的符号名_spiff_i。为解决这类问题,可以用函数原型来指出要使用的约定。

 extern "C" void spiff(int );  //use c protocol for name look-up  extern void spoff(int) //use c++ protocol for name look-up  extern "C++" void spaff(int); //use c++ protocol for name look-up  

动态分配

通常,编译器使用3块独立的内存,一块用于静态变量(可能再细分,静态存储区),一块用于自动变量(栈)。一块用于动态存储(堆)。

请注意,使用new来设置指针的语句必须位于函数中,如果在函数外,就是静态存储,而静态存储,只能使用常量表达式来初始化静态存储变量。

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