C语言 变量的作用域和生命周期

原文地址：C语言中变量的作用域和生命周期作者：wuqiseu

c语言中static的用法详细示例分析

谭浩强书：

                     

从存储模型可以看到，谭浩强和钱能的模型有一定的对应关系：
      静态存储区  ->  全局数据区
      动态存储区  ->  栈(stack）

变量的类型：
 1. 局部变量和全局变量
    局部变量也称为内部变量。 局部变量是在函数内作定义说明的。其作用域仅限于函数内， 离开该函数后再
    使用这种变量是非法的。
   
    全局变量也称为外部变量，它是在函数外部定义的变量。它不属于哪一个函数，它属于一个源程序文件。其
    作用域是整个源程序。在函数中使用全局变量，一般应作全局变量说明。 只有在函数内经过说明的全局变
    量才能使用。全局变量的说明符为 extern。但在一个函数之前定义的全局变量，在该函数内使用可不再加
    以说明。

   从变量的作用域(全局作用域，局部作用域，文件作用域)（即从空间）角度来分，可以分为
                        全局变量（静态全局变量的作用域是该文件范围(文件作用域)
                        局部变量。
 
   从另一个角度，从变量值存在的作时间（即生存期）角度来分，可以分为静态存储方式和动态存储方式。
   可见生存周期只是和变量存储的位置相关。

    auto变量：
        函数中的局部变量，如不专门声明为 static 存储类别，都是动态地分配存储空间的，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（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会给它们分配存储空间，在函数调用结束时就自动释
       放这些存储空间。这类局部变量称为自动变量。自动变量用关键字 auto 作存储类别的声明。
       关键字 auto可以省略，auto 不写则隐含定为“自动存储类别”，属于动态存储方式。

   用 static声明局部变量 ：
      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而保留原值，这时就应该指定局部变量为“静态
      局部变量”，用关键字 static 进行声明
      


      register变量：
        为了提高效率，C 语言允许将局部变量得值放在 CPU 中的寄存器中，这种变量叫“寄存器变量”，用
        关键字 register 作声明。
        1)  只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量；
        2)  一个计算机系统中的寄存器数目有限，不能定义任意多个寄存器变量；
        3)  局部静态变量不能定义为寄存器变量
 

      用extern声明外部变量：
        外部变量（即全局变量）是在函数的外部定义的，它的作用域为从变量定义处开始，到
       本程序文件的末尾。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外部变量，则应该在引用之前用关键字 extern
       对该变量作“外部变量声明”。表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明，就可
       以从“声明”处起，合法地使用该外部变量。


总结：

  从作用域来划分分为：

                 -   自动变量auto，即动态局部变量(离开函数，值消失)
     局部变量    -   静态局部变量static(离开函数，值还保留)
                 -   寄存器局部变量register(离开函数，值消失)
                 -   形式参数可以定义为自动变量或者register变量

                 -  静态外部变量(作用域只能在该文件中，文件作用域)
    全局变量     -  外部变量(非静态外部变量,全局变量，可以被其它文件使用)



 从变量的生存周期来分：
                -  自动变量auto
    动态存储    -  寄存器变量register
                -  形式参数

                -  静态局部变量
    静态存储    -  静态外部变量
                -  外部变量(全局变量)

从变量值存放的位置：
 
                                        -  静态局部变量
    内存中的静态存储区(全局数据区)      -  静态外部变量
                                        -  外部变量(全局变量)

   
                              -  自动变量auto
    内存中的动态存储区(栈)    -  形式参数
                             

    CPU中的寄存器   - 寄存器变量register

局部静态(static)变量，作用域为局部，而生命周期是全程。 静态局部变量属于静态存储方式，它具有以下特点： (1)静态局部变量在函数内定义，但不象自动变量那样，当调用时就存在，退出函数时就消失。静态局部变量始终存在着，也就是说它的生存期为整个源程序。 (2)静态局部变量的生存期虽然为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，即只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。

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1. extern修饰变量的声明。举例来说，如果文件a.c需要引用b.c中变量int v，就可以在a.c中声明extern int v，然后就可以引用变量v。这里需要注意的是，被引用的变量v的链接属性必须是外链接（external）的，也就是说a.c要引用到v，不只是取决于在a.c中声明extern int v，还取决于变量v本身是能够被引用到的。这涉及到c语言的另外一个话题－－变量的作用域。能够被其他模块以extern修饰符引用到的变量通常是全局变量。还有很重要的一点是，extern int v可以放在a.c中的任何地方，比如你可以在a.c中的函数fun定义的开头处声明extern int v，然后就可以引用到变量v了，只不过这样只能在函数fun作用域中引用v罢了，这还是变量作用域的问题。对于这一点来说，很多人使用的时候都心存顾虑。好像extern声明只能用于文件作用域似的。

2. extern修饰函数声明。从本质上来讲，变量和函数没有区别。函数名是指向函数二进制块开头处的指针。如果文件a.c需要引用b.c中的函数，比如在b.c中原型是int fun(int mu)，那么就可以在a.c中声明extern int fun（int mu），然后就能使用fun来做任何事情。就像变量的声明一样，extern int fun（int mu）可以放在a.c中任何地方，而不一定非要放在a.c的文件作用域的范围中。对其他模块中函数的引用，最常用的方法是包含这些函数声明的头文件。使用extern和包含头文件来引用函数有什么区别呢？extern的引用方式比包含头文件要简洁得多！extern的使用方法是直接了当的，想引用哪个函数就用extern声明哪个函数。这大概是KISS原则的一种体现吧！这样做的一个明显的好处是，会加速程序的编译（确切的说是预处理）的过程，节省时间。在大型C程序编译过程中，这种差异是非常明显的。

3. 此外，extern修饰符可用于指示C或者C＋＋函数的调用规范。比如在C＋＋中调用C库函数，就需要在C＋＋程序中用extern “C”声明要引用的函数。这是给链接器用的，告诉链接器在链接的时候用C函数规范来链接。主要原因是C＋＋和C程序编译完成后在目标代码中命名规则不同。