C語(yǔ)言變量存儲(chǔ)類(lèi)別和內(nèi)存四區(qū)
C語(yǔ)言是一門(mén)通用計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，應(yīng)用廣泛。C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一種能以簡(jiǎn)易的方式編譯、處理低級(jí)存儲(chǔ)器、產(chǎn)生少量的機(jī)器碼以及不需要任何運(yùn)行環(huán)境支持便能運(yùn)行的編程語(yǔ)言。下面我們一起來(lái)看看C語(yǔ)言變量存儲(chǔ)類(lèi)別和內(nèi)存四區(qū)的介紹，歡迎大家閱讀！
C語(yǔ)言變量存儲(chǔ)類(lèi)別和內(nèi)存四區(qū)
變量存儲(chǔ)類(lèi)別
變量聲明/定義的一般形式：
存儲(chǔ)類(lèi)別 數(shù)據(jù)類(lèi)型 變量名
存儲(chǔ)類(lèi)別指的是數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存儲(chǔ)的方法。存儲(chǔ)方法分為靜態(tài)存儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)兩大類(lèi)。標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言為變量、常量和函數(shù)定義了4種存儲(chǔ)類(lèi)型：extern、auto、static、register。根據(jù)變量的存儲(chǔ)類(lèi)別，可以知道變量的作用域和存儲(chǔ)期。這4種存儲(chǔ)類(lèi)型可分為兩種生存期限：永久的(在整個(gè)程序執(zhí)行期都存在)和臨時(shí)的(暫時(shí)保存在堆棧和寄存器中)。extern和static用來(lái)標(biāo)識(shí)永久生存期限的“變量和函數(shù)”，而anto和register用來(lái)標(biāo)識(shí)臨時(shí)生存期限的"變量"。只有變量才有臨時(shí)生存期限。一個(gè)變量和函數(shù)只能具有一個(gè)存儲(chǔ)類(lèi)型，也只能有一種生存期限。
內(nèi)存中供用戶(hù)使用的空間有三部分：
程序區(qū)：存放程序的可執(zhí)行代碼；
靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)：存放靜態(tài)變量（全局變量和靜態(tài)局部變量）；
動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)：存放函數(shù)調(diào)用時(shí)調(diào)用函數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和返回地址、函數(shù)形參、自動(dòng)局部變量；
變量的聲明分為”定義性聲明“(需建立存儲(chǔ)空間，如：int a;)和”引用性聲明“(不需建立存儲(chǔ)空間，如extern a;)。廣義上講，聲明包括定義，一般為敘述方便，把建立存儲(chǔ)空間的聲明稱(chēng)定義，而不不需建立存儲(chǔ)空間的聲明稱(chēng)聲明。
auto
函數(shù)中的局部變量，如果不用關(guān)鍵字static加以聲明，編譯系統(tǒng)對(duì)它們是動(dòng)態(tài)地分配存儲(chǔ)空間的。函數(shù)的形參和在函數(shù)中定義的變量(包括在復(fù)合語(yǔ)句中定義的變量)都屬此類(lèi)。在調(diào)用該函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)給形參和函數(shù)中定義的變量分配存儲(chǔ)空間，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中。在函數(shù)調(diào)用結(jié)束時(shí)就自動(dòng)釋放這些空間。如果是在復(fù)合語(yǔ)句中定義的變量，則在變量定義時(shí)分配存儲(chǔ)空間，在復(fù)合語(yǔ)句結(jié)束時(shí)自動(dòng)釋放空間。因此這類(lèi)局部變量稱(chēng)為自動(dòng)變量(auto variable)。自動(dòng)變量用關(guān)鍵字auto作存儲(chǔ)類(lèi)別的聲明。
對(duì)自動(dòng)變量賦初值，不是在編譯時(shí)進(jìn)行的，而是在函數(shù)調(diào)用時(shí)進(jìn)行。對(duì)自動(dòng)變量來(lái)說(shuō)，若不賦初值，則它的值是一個(gè)不確定的值。
int Fun(int a)
{
auto int b, c=3; /pic/p>
b = c + a; return b;
}
register
一般情況下，變量的值是存放在內(nèi)存中的。當(dāng)程序中用到哪一個(gè)變量的值時(shí)，由控制器發(fā)出指令將內(nèi)存中該變量的'值送到CPU中的運(yùn)算器。經(jīng)過(guò)運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，如果需要存數(shù)，再?gòu)倪\(yùn)算器將數(shù)據(jù)送到內(nèi)存存放。為提高執(zhí)行效率，C++允許將局部變量的值放在CPU中的寄存器中，需要用時(shí)直接從寄存器取出參加運(yùn)算，不必再到內(nèi)存中去存取。這種變量叫做寄存器變量，用關(guān)鍵字register作聲明。寄存器變量的分配方式是動(dòng)態(tài)分配的。
由于CPU中的通用寄存器數(shù)目有限，通常只把少數(shù)使用頻繁的變量定義為寄存器變量。對(duì)超出寄存器數(shù)目的寄存器變量作一般自動(dòng)變量處理。
只有局部自動(dòng)變量和形式參數(shù)可作為寄存器變量，其他（如全局變量、局部靜態(tài)變量等）不行。在程序中定義寄存器變量對(duì)編譯系統(tǒng)只是建議性(而不是強(qiáng)制性)的。當(dāng)今的優(yōu)化編譯系統(tǒng)能夠識(shí)別使用頻繁的變量，自動(dòng)地將這些變量放在寄存器中。
extern
全局變量(外部變量)是在函數(shù)的外部定義的，它的作用域?yàn)閺淖兞康亩x處開(kāi)始，到本程序文件的末尾。在此作用域內(nèi)，全局變量可以為本文件中各個(gè)函數(shù)所引用。編譯時(shí)將全局變量分配在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。有時(shí)需要用extern來(lái)聲明全局變量，以擴(kuò)展全局變量的作用域。
1) 在一個(gè)文件內(nèi)聲明全局變量
如果外部變量不在文件的開(kāi)頭定義，其有效的作用范圍只限于定義處到文件終了。如果在定義點(diǎn)之前的函數(shù)想引用該全局變量，則應(yīng)該在引用之前用關(guān)鍵字extern對(duì)該變量作外部變量聲明，表示該變量是一個(gè)將在下面定義的全局變量。有了此聲明，就可以從聲明處起，合法地引用該全局變量，這種聲明稱(chēng)為提前引用聲明。
用extern聲明外部變量時(shí)，類(lèi)型名可寫(xiě)可不寫(xiě)。例如，" extern int A , B ; " 也可寫(xiě)成 " extern A , B ; "。
2) 在多文件的程序中聲明外部變量
如果一個(gè)程序包含兩個(gè)文件，在兩個(gè)文件中都要用到同一個(gè)外部變量num，不能分別在兩個(gè)文件中各自定義一個(gè)外部變量num。正確的做法是：在任一個(gè)文件中定義外部變量num，而在另一文件中用extern對(duì)num作外部變量聲明，即 " extern int num " 或 " extern num "；編譯系統(tǒng)由此知道num是一個(gè)已在別處定義的外部變量，它先在本文件中找有無(wú)外部變量num，如果有，則將其作用域擴(kuò)展到本行開(kāi)始，如果本文件中無(wú)此外部變量，則在程序連接時(shí)從其他文件中找有無(wú)外部變量num，如果有，則把在另一文件中定義的外部變量num的作用域擴(kuò)展到本文件，在本文件中可以合法地引用該外部變量num。
static
所有全局變量和用關(guān)鍵字static作存儲(chǔ)類(lèi)型說(shuō)明的局部變量稱(chēng)為靜態(tài)變量。靜態(tài)變量存放在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，一旦為其分配了存儲(chǔ)單元，它們?cè)谡麄�(gè)程序執(zhí)行期間將固定地占用這些存儲(chǔ)單元。若非必要，不要多用靜態(tài)局部變量。
對(duì)全局變量，static使其局部化(局部于本文件)，靜態(tài)全局變量?jī)H能為本源文件中各函數(shù)使用，不能為本源文件以外的其他源文件使用。
對(duì)局部變量，static使其由動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變?yōu)殪o態(tài)存儲(chǔ)，靜態(tài)局部變量?jī)H能為本函數(shù)使用，其他函數(shù)不能使用和影響它們。靜態(tài)局部變量是在編譯時(shí)賦初值的，且只賦初值一次。如在定義局部變量時(shí)不賦初值的話，則對(duì)靜態(tài)局部變量來(lái)說(shuō)，編譯時(shí)自動(dòng)賦初值0(對(duì)數(shù)值型變量)或空字符(對(duì)字符變量)。
注：
內(nèi)部函數(shù)也稱(chēng)靜態(tài)函數(shù)，不能被其他文件中的函數(shù)使用。定義內(nèi)部函數(shù)時(shí)，在函數(shù)名和函數(shù)類(lèi)型的前面加static即可。
在C語(yǔ)言中，函數(shù)前如果無(wú)關(guān)鍵字extern，隱含其為外部函數(shù)。若需在其他文件的函數(shù)中調(diào)用此外部函數(shù)，只需在調(diào)用的文件中用extern聲明該外部函數(shù)。
內(nèi)存四區(qū)
棧區(qū)(stack)
由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值等；其操作方式類(lèi)似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
堆區(qū)(heap)
一般由程序員分配釋放（動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)與釋放），若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由操作系統(tǒng)回收。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類(lèi)似于鏈表。
全局區(qū)/靜態(tài)區(qū)(static)
全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一起的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域，該區(qū)域在程序結(jié)束后由操作系統(tǒng)釋放；
常量區(qū)：字符串常量和其他常量的存儲(chǔ)位置，程序結(jié)束后由操作系統(tǒng)釋放。
程序代碼區(qū)(code)
存放函數(shù)的二進(jìn)制代碼。
函數(shù)調(diào)用模型必須和程序四內(nèi)存區(qū)綜合起來(lái)考慮：
主調(diào)函數(shù)分配的內(nèi)存（棧區(qū)、堆區(qū)、全局區(qū)）都可以在被調(diào)用函數(shù)中使用；
被調(diào)用函數(shù)中分配的內(nèi)存，要分情況：在棧區(qū)中分配的內(nèi)存，在主調(diào)函數(shù)中是不能使用的；
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