C语言基础学习笔记（7）：变量的存储类型

Guderian出品

什么是变量的存储类型

变量的存储类型：即编译器为变量分配内存的方式，决定了变量的生存期（Lifetime）。在静态存储区中分配内存的变量生存期是整个程序，全程占据内存；在动态存储区中分配内存的变量生存期是定义它的语句块。声明的方法是：存储类型数据类型变量名;。

编译器如何给变量分配内存

编译器通过将变量名映射到不同的内存地址来实现作用域的划分，如全局变量位于RAM中的静态存储区，局部变量位于RAM中的动态存储区。

（1）只读存储区

存放机器代码和常量等只读数据

（2）静态存储区

存放全局变量和静态变量等
静态——发生在程序编译或链接时

（3）动态存储区

包括堆和栈。其中栈用于保存函数调用时的返回地址、形参、局部变量等
动态——发生在程序载入和运行时

变量的四种存储类型

auto（自动变量）

auto型变量属于动态存储类型变量，系统调用函数时临时分配内存空间，函数执行结束就释放。大多数情况下定义自动变量时可以省略auto，定义一个没有声明存储类型的变量，系统会缺省地认为这是一个自动变量。如：

int a$\Longleftrightarrow$auto int a

static（静态变量）

从程序运行区占据内存，程序退出时释放内存。包括静态局部变量和静态全局变量。static变量的使用会损害程序的可读性，因此在能够满足算法功能的前提下尽量少用。

静态局部变量

静态局部变量在函数执行结束时内存不被释放,函数下次执行变量的值不改变。如：

#include <stdio.h>
int func(int foo);
int main()
{
    for (int i = 1; i <= 3; i++)
        printf("%d\n", func(1));
    return 0;
}
int func(int foo)
{
    static int bar = foo;	//第一次执行函数后bar被赋初值
    return ++bar;			//第二次执行函数开始bar不会再被赋值
}

输出为：

1
2
3

1
2
3

静态全局变量

C语言编程涉及多文件结构时，每一个.c程序中的全局变量都可以被其他程序所调用。然而不同.c程序中的全局变量有可能重名，在调用同名全局变量时会导致错误的产生。因此，在使用全局变量时，为了保证该全局变量只能在本程序文件中被调用，可以把该全局变量声明为static类型。尽管如此，为了降低程序的耦合性，提高内聚程度，还是应该尽量减少全局变量的使用。

register（寄存器变量）

相当于把一个auto类型的变量放入了CPU的寄存器中（而非内存中）。这么做的好处是读写该变量的速度大大加快（如控制循环语句的i,j.k等需要频繁读写的变量），但是众所周知CPU的寄存器空间很小，不能把大量变量放入CPU的寄存器中。

事实上，现代编译器会自动对我们写的代码进行优化，自动把需要提高读写速度的变量放入CPU寄存器中，无需我们手动声明。总之，没必要过于强调其作用。

extern（外部变量）

如果我们想在全局变量的定义点前或在其他文件中访问这个变量，就要用到extern类型变量。extern变量的使用会损害程序的可读性，因此在能够满足算法功能的前提下尽量少用。

在全局变量的定义点前访问变量

#include <stdio.h>
void func();
extern int a;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}
int a = 10;
void func()
{
	printf("%d\n", a);
}

在其他文件中访问本文件的全局变量

正确但不规范做法

在同一个工程项目中，有两个文件main.c和a.c。main.c想要访问main.c中的a变量：

main.c文件：

#include <stdio.h>
extern int a;
int main()
{
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

a.c文件：

1	int a = 1;

正确且规范做法

在同一个工程项目中，有三个文件main.c、a.h和a.c。main.c想要访问main.c中的a变量：

main.c文件：

#include <stdio.h>
#include "a.h"
int main()
{
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

a.h文件：

1	extern int a;

a.c文件：

1 2	#include "a.h" int a = 1;

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