存储类别、链接与内存管理（二）

0、前言概要

本篇来自于我的另外一篇博客存储类别、链接与内存管理（一）的续篇，主要分析了C语言中的不同存储类别、关键字以及使用的注意事项

1、自动变量

（1）属性

自动存储期、块作用域、无连接

（2）关键字[存储类别声明符]：auto

（3）使用例子

int loop(int n){    auto int m;}

（4）关键解析

• auto关键字在C++代码中完全不同，如果写C和C++兼容的语言，最好不要使用auto关键字
• 由于块内使用的变量大都是auto修饰的自动变量，所以在中的程序中auto关键字使用的非常少，除非你想强调这是一个自动变量
• 块作用域和无链接属性意味着只有在变量定义的块中才能“直接”使用变量名来访问该变量（当然排除通过指针的情况，这种属于间接）
• 变量具有自动存储期意味着，程序在进入该变量声明的所在块时存在，退出程序的时候变量消失
• 当变量消失的时候，该变量原来占有的内存位置现在可做他用
• 自动变量不会自己初始化，除非显示初始化它。另外可以用非常量表达式初始化自动变量，前提是所用的变量之前有定义过

int main(void)
{int ruth = 1;//显式初始化int rance = 5 * ruth;//使用了之前初始化过的变量
}

2、寄存器变量

（1）属性

自动存储期、块作用域、无链接

（2）关键字[存储类别声明符]：register

（3）使用例子

int main()
{register int quick;
}

（4）关键解析

• 寄存器变量存储在CPU的寄存器中，寄存器的数据传递速度是极快的，但是通常寄存器的空间不会太大
• 与普通变量相比，访问和处理寄存器变量的速度更快
• 由于寄存器变量存储在寄存器而非内存当中，所以无法获取寄存器变量的地址（这一点可以用&检验一下）
• 该关键字更像是请求而不是直接命令，编译器必须根据寄存器或最快可用的内存的数量衡量你的要求（或是忽略你的要求，这种情况下寄存器变量就会转化为自动变量）。即使是这样，也依旧不能对被修饰了register的变量取地址
• 可声明为register的数据类型有限，例如处理器中的寄存器可能就没有足够大的空间来存储double类型的值

3、静态外部链接变量

（1）属性

静态存储期、文件作用域、外部链接

（2）关键字[存储类别说明书]：extern

（3）使用例子

//第一个.c文件内容
int a = 100;

//第二个.c文件内容
#include <stdio.h>
int main()
{extern a;printf("%d", a);return 0;
}

（4）关键解析

• 把一个变量的定义放在所有函数（包括mian）的外面，那么该变量就是外部变量
• 把变量的定义性声明放在所有函数的外面边创建了外部变量，此时如果为了强调函数使用了外部变量可以在函数内部使用关键字extern再次声明；但是如果是在别的.c文件里声明的外部变量，就必须使用extern再次声明

//第一个.c文件
char Coal = 100;
char arr[10] = { 'a', 'b', 'c' };

//第二个.c文件
int Errupt;//在本文件的外部变量
double Up[100];//在本文件的外部变量数组extern char Coal;//在其他文件的外部变量
extern char arr[];//在其他文件的外部变量数组int main()
{extern int Errupt;//可写可不写extern double Up[];//可写可不写//使用Errupt和Up的代码//使用Coal和arr的代码return 0;
}

• 在外部变量数组中，可以看到不需要指明数组的大小，因为第一次已经提供了数组大小的信息
• 由于外部变量本身具有文件作用域所以在main里面的extern整条语句完全可以省略，但是如果只是省略extern（比如剩下int Errupt）就会重新定义一个名未Errupt的自动变量，这个自动变量Errupt和外部变量Errupt是不同的
• 静态外部变量可以被显示初始化，也可以不显示初始化（默认初始化未0，数组也一样），但是只能使用常量表达式进行初始化

int i = 10;//没问题
int j = 3 + 20;//没问题
int x = sizeof(int);//没问题，只要不是变长数组sizeof可以视为常量表达式
int y = 10 * i;//不允许 
int main()
{//某些代码
}

• extern关键字只是一种引用式声明，不是定义式声明，因此不要用关键字extern创建一个外部变量的定义，它只能用来引用现有的外部变量定义
• 外部变量只能初始化一次，并且必须在定义该变量时进行

//第一个.c文件
int a = 100;

//第二个.c文件
int main()
{extern int a = 200;//这是不被允许的！因为在另外一个文件里已经初始化为100了a = 200;//但是如果上面只写extern int a;使用赋值就可以，赋值不是初始化
}

4、静态内部链接变量

（1）属性

静态存储期、文件作用域、内部链接

（2）关键字[存储类别关键字]：static

（3）使用例子

static int svil = 1;int main(){ //某些代码

（4）关键解析

• 在内部链接的静态变量只能在本文件内部使用
• 另外也可以使用extern在函数的内部声明存在这个外部变量（注意不会改变链接属性！）

int a = 1;//具有外部链接属性
static int b = 2;//具有内部链接属性
int main()
{printf("%d %d\n", a, b);{extern int a;//提醒a是外部变量，但是依旧是外部连接属性extern int b;//提醒外部变量，但是依旧是内部连接属性printf("%d %d", a, b);}return 0;
}

5、静态无链接变量

（1）属性

静态存储期、块作用域、无链接

（2）关键字[存储类别说明书]：static

（3）使用例子

#include <stdio.h>
void trystat(void)
{int fade = 1;static int stay = 1;printf("fade = %d and stay = %d\n", fade++, stay++);
}
int main()
{int count;static int number;for (count = 1; count <= 3; count++){printf("Here comes iteration %d:\n", count);trystat();    }printf("%d\n", number);return 0;
}

（4）关键解析

• 静态的意思是该变量在内存中原地不动（计算机会记录它的值），并不是说它的值不变，它不像自动变量一样在一定范围使用完后就被销毁
• 每次调用函数trystat后fade会被重新初始化为1，stay只在只会在编译trystat函数时被初始化一次
• 第一条声明fade确实是trystat函数的一部分，每次调用该函数都会执行这条声明；第二条声明stay实际上不是trystat函数的一部分，如果逐语句调试就会发现这条指令貌似被跳过了？这是因为静态变量和外部变量在程序被载入的时候就已经执行完毕。第二条声明语句放进函数中是为了告诉编译器只有在trystat函数才能看到该变量
• 如果未显式初始化静态变量，就会被自动初始化为0。例如本例中的number在打印的时候并未报错，甚至还自动给了number一个0的值

6、参考来源

来自书籍《C primer puls》第12章的“存储类别、链接和内存管理”章节