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变量存储类别
变量定义的一般形式:
存储类别 数据类型 变量名
存储类别指的是数据在内存中存储的方法。存储方法分为静态存储和动态存储两大类。标准C语言为变量、常量和函数定义了4种存储类型:extern、auto、static、register。根据变量的存储类别,可以知道变量的作用域和存储期。这4种存储类型可分为两种生存期限:永久的(在整个程序执行期都存在)和临时的(暂时保存在堆栈和寄存器中)。extern和static用来标识永久生存期限的“变量和函数”,而anto和register用来标识临时生存期限的"变量"。只有变量才有临时生存期限。一个变量和函数只能具有一个存储类型,也只能有一种生存期限。
内存中供用户使用的空间有三部分:
- 程序区:存放程序的可执行代码;
- 静态存储区:存放静态变量(全局变量和静态局部变量);
- 动态存储区:存放函数调用时调用函数的现场保护、自动局部变量和函数形参;
auto
函数中的局部变量,如果不用关键字static加以声明,编译系统对它们是动态地分配存储空间的。函数的形参和在函数中定义的变量(包括在复合语句中定义的变量)都属此类。在调用该函数时,系统给形参和函数中定义的变量分配存储空间,数据存储在动态存储区中。在函数调用结束时就自动释放这些空间。如果是在复合语句中定义的变量,则在变量定义时分配存储空间,在复合语句结束时自动释放空间。因此这类局部变量称为自动变量(auto variable)。自动变量用关键字auto作存储类别的声明。
int Fun(int a){ auto int b, c=3; //定义b和c为整型的自动变量,auto可省略 b = c + a; return b;}
register
一般情况下,变量的值是存放在内存中的。当程序中用到哪一个变量的值时,由控制器发出指令将内存中该变量的值送到CPU中的运算器。经过运算器进行运算,如果需要存数,再从运算器将数据送到内存存放。为提高执行效率,C++允许将局部变量的值放在CPU中的寄存器中,需要用时直接从寄存器取出参加运算,不必再到内存中去存取。这种变量叫做寄存器变量,用关键字register作声明。寄存器变量的分配方式是动态分配的。
由于CPU中的通用寄存器数目有限,通常只把少数使用频繁的变量定义为寄存器变量。对超出寄存器数目的寄存器变量作一般自动变量处理。
在程序中定义寄存器变量对编译系统只是建议性(而不是强制性)的。当今的优化编译系统能够识别使用频繁的变量,自动地将这些变量放在寄存器中。
extern
全局变量(外部变量)是在函数的外部定义的,它的作用域为从变量的定义处开始,到本程序文件的末尾。在此作用域内,全局变量可以为本文件中各个函数所引用。编译时将全局变量分配在静态存储区。有时需要用extern来声明全局变量,以扩展全局变量的作用域。
1) 在一个文件内声明全局变量
如果外部变量不在文件的开头定义,其有效的作用范围只限于定义处到文件终了。如果在定义点之前的函数想引用该全局变量,则应该在引用之前用关键字extern对该变量作外部变量声明,表示该变量是一个将在下面定义的全局变量。有了此声明,就可以从声明处起,合法地引用该全局变量,这种声明称为提前引用声明。
2) 在多文件的程序中声明外部变量
如果一个程序包含两个文件,在两个文件中都要用到同一个外部变量num,不能分别在两个文件中各自定义一个外部变量num。正确的做法是:在任一个文件中定义外部变量num,而在另一文件中用extern对num作外部变量声明,即extern int num;编译系统由此知道num是一个已在别处定义的外部变量,它先在本文件中找有无外部变量num,如果有,则将其作用域扩展到本行开始,如果本文件中无此外部变量,则在程序连接时从其他文件中找有无外部变量num,如果有,则把在另一文件中定义的外部变量num的作用域扩展到本文件,在本文件中可以合法地引用该外部变量num。
内部函数也称静态函数。内部函数不能被其他文件中的函数使用,所以在不同文件中可以使用相同名字的内部函数。
在C语言中,函数前如果无关键字extern,隐含其为外部函数。
static
有时在程序设计中希望某些外部变量只限于被本文件引用,而不能被其他文件引用。这时可以在定义外部变量时加一个static声明。
所有全局变量和用关键字static作存储类型说明的局部变量称为静态变量。静态变量存放在静态存储区,一旦为其分配了存储单元,它们在整个程序执行期间将固定地占用这些存储单元。由于所有全局变量都是静态类的,C规定,在定义全局变量时“static”可以省去不写。
静态全局变量仅能为本源文件中各函数使用,不能为本源文件以外的其他源文件使用。静态局部变量仅能为本函数使用,其他函数不能使用和影响它们。
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