全局变量和局部变量
在函数之外定义的变量称为外部变量,也是全局变量;在函数内部定义的变量称为局部变量,它只在本函数范围内有效。全局变量在程序的全部执行过程都占用存储单元,而局部变量只是在调用到该函数的时候才回去动态的给局部变量分配内存空间。
从 变量的作用域角度来分,可以分为全局变量(生命周期是该文件开始到结束)和局部变量(离开该方法或者复合语句就无效);从变量值存在的时间即生命周期来分可以分为 静态存储方式和动态存储方式。
所谓静态存储方式是指在程序运行期间有系统分配指定的存储空间的方式,而动态存储方式则是在程序运行期间根据需要进行动态的分配存储空间的方式。
上图显示了内存中的供用户使用的存储空间情况
数据分别存放在静态存储区和动态存储区中。全局变量全部存放在静态存储区中,在程序开始执行时给全局变量分配存储区,程序执行完毕就释放,它们占用固定的存储单元而不是动态地进行分配和释放。
动态存储区中存放以下数据
① 函数的形参
②自动变量(未加static的局部变量)
③函数调用时的现场保护和返回地址等
对以上这些数据,在函数调用开始时分配动态存储空间,函数结束时释放这些空间。 在程序执行过程中,这种分配和释放是动态的,如果一个程序中两次调用同一个函数,分配给次函数中局部变量的存储空间地址可能是不相同的。
在C语言中,每一个变量和函数有两个属性: 数据类型和数据的存储类别(存储方式)。存储方式分为两大类:静态存储和动态存储。具体包含4种:自动的(auto),
静态的(static),寄存器的(register),外部的(extern)
1 auto变量
函数中的局部变量如果不明确声明static存储类别的,都是动态的分配存储空间的,数据存储在动态存储区中。函数中的形参和在函数中定义的变量都在动态存储区中存放数据,平时写代码的时候auto可以省略。
2 static变量
有时希望函数中的局部变量的值在函数调用结束后不消失(不释放内存)而保留原值,在下一次调该函数的时候该变量已有上次调用的时候保留的值,这时候就应该指定该局部变量为 静态局部变量 ,用关键字static进行声明。详细见 p190。
3 register变量
一般情况下,变量(包括静态存储方式和动态存储方式)的值是存放在内存中的,当程序中用到哪一个变量的值时,有控制器发出指令将内存中该变量的值送到运算器中,经过运算,如果需要存数,在从运算器将数据存放到内存存放,如图:
如果有一个变量需要频繁的操作,则为存取变量的值要花费不少时间,为了提高效率,C语言允许将局部变量的值存放在cpu寄存器中,需要时直接从寄存器中去取,不必再到内存中去取,提高了效率。这种变量叫做寄存器变量,用关键字register作声明。
说明: ① 只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量,其它的不行
② 一个计算机系统中的寄存器数目是有限的,不能定义任意多个寄存器变量,不同的系统允许使用的据存期个数是不同的,有的系统对register变量的处理方法也是不同的,有的对register变量当做自动变量处理,分配内存单元并不把它放在寄存器中,有的系统只允许将int char和指针型变量定义为寄存器变量。
③ 局部静态变量不能定义为寄存器变量。也就是说不能把变量即放在静态存储区中又放在寄存器中,二者只能居其一。每个变量只能声明为一种存储类别。
如今的优化编译系统能够识别使用频繁的变量,从而自动的将这些变量存放在寄存器中,而不需要程序设计者指定,因此实际上用register声明变量是不必要的,这点了解即可。
4 extern声明外部变量
外部变量时在函数外部定义的全局变量,它的作用域是从变量的定义出开始,到本程序文件的末尾。在此作用域内全局变量可以为程序中的各个函数所引用,编译时将外部变量分配在静态存储区。
一般把外部变量放在所有函数之前,如果放在某个函数之后想在这个函数中使用这个外部变量就要对这个外部变量用extern做声明,否则编译会出错。
①在多文件的程序中声明外部变量
如果两个.c文件都要使用到同一个全局变量,那么在第一个文件中定义好之后,在第二个文件中不能再次对这个变量进行定义,只能使用extern对这个变量做声明,这样这个变量的作用域就是这两个文件。
5 static声明外部变量
有时候在程序设计中希望某些外部变量只限于被本文件引用,不能被其它文件引用,这时就可以在定义外部变量的时候加一个static声明。
不管外部变量是否加static,它都是在静态存储区存放的,只是作用范围不同而已,都是在编译的时候分配内存。
5 小结
对一个变量的定义,需要指定其两种属性,数据类型和存储类别分别使用两个关键字,例如:
① static int a ; 静态内部整型变量或者静态外部整型变量。
② auto char c ; 自动变量,局部变量。
③ register int d ; 寄存器变量,局部变量,存放在寄存器中。
④ exetern int
e ; 外部变量。
从不同角度归纳:
(1)从作用域角度分,有局部变量和全局变量
(2)从变量存在时间来分,有动态存储和静态存储两种类型,静态存储是程序整个运行时间都在,而动态存储则是在调用函数时临时分配内存单元。如下图:
(3)从变量的存放位置来分,可分为:
(4)变量的作用域和生命周期
看一看出 静态局部 变量的看见性和存在性不一致,离开函数后变量值存在但不能被引用。凡有static声明的,期作用域都是局限的,但是存在性被增大。
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