概述

基本上每種語(yǔ)言都要討論這個(gè)話(huà)題，C語(yǔ)言也不例外，因?yàn)橹挥心阃耆私饷總€(gè)變量或函數(shù)存儲(chǔ)方式、作用范圍和銷(xiāo)毀時(shí)間才可能正確的使用這門(mén)語(yǔ)言。今天將著重介紹C語(yǔ)言中變量作用范圍、存儲(chǔ)方式、生命周期、作用域和可訪(fǎng)問(wèn)性。

• 變量作用范圍
• 存儲(chǔ)方式
• 可訪(fǎng)問(wèn)性

變量作用范圍

在C語(yǔ)言中變量從作用范圍包括全局變量和局部變量。全局變量在定義之后所有的函數(shù)中均可以使用，只要前面的代碼修改了，那么后面的代碼中再使用就是修改后的值；局部變量的作用范圍一般在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部（通常在一對(duì)大括號(hào){}內(nèi)），外面的程序無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)它，它卻可以訪(fǎng)問(wèn)外面的變量。

//// main.c// ScopeAndLifeCycle//// Created by Kenshin Cui on 14-7-12.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>int a=1;void changeValue(){ a=2; printf("a=%d/n",a);}int main(int argc, const char * argv[]) { int b=1; changeValue(); //結(jié)果：a=2 printf("a=%d,b=%d/n",a,b); //結(jié)果：a=2,b=1 ，因?yàn)閏hangeValue修改了這個(gè)全局變量 return 0;}

變量存儲(chǔ)方式

C語(yǔ)言的強(qiáng)大之處在于它能直接操作內(nèi)存（指針），但是要完全熟悉它的操作方式我們必須要弄清它的存儲(chǔ)方式。存儲(chǔ)變量的位置分為：普通內(nèi)存(靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū))、運(yùn)行時(shí)堆棧（動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)）、硬件寄存器（動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)），當(dāng)然這幾種存儲(chǔ)的效率是從低到高的。而根據(jù)存儲(chǔ)位置的不同在C語(yǔ)言中又可以將變量依次分為：靜態(tài)變量、自動(dòng)變量、寄存器變量。

靜態(tài)變量

首先說(shuō)一下存儲(chǔ)在普通內(nèi)存中的靜態(tài)變量，全局變量和使用static聲明的局部變量都是靜態(tài)變量，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中只初始化一次（在下面的例子中雖然變量b是局部變量，在外部無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)，但是他的生命周期一直延續(xù)到程序結(jié)束，而變量c則在第一次執(zhí)行完就釋放，第二次執(zhí)行時(shí)重新創(chuàng)建）。

//// 2.1.c// ScopeAndLifeCycle//// Created by Kenshin Cui on 14-7-12.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>int a=1; //全局變量存儲(chǔ)在靜態(tài)內(nèi)存中，只初始化一次void showMessage(){ static int b=1; //靜態(tài)變量存儲(chǔ)在靜態(tài)內(nèi)存中，第二次調(diào)用不會(huì)再進(jìn)行初始化 int c=1; ++b; a+=2; printf("a=%d,b=%d,c=%d/n",a,b,c);}int main(int argc, const char * argv[]) { showMessage(); //結(jié)果：a=3,b=2,c=1 showMessage(); //結(jié)果：a=5,b=3,c=1 return 0;}

自動(dòng)變量

被關(guān)鍵字auto修飾的局部變量是自動(dòng)變量，但是auto關(guān)鍵字可以省略，因此可以得出結(jié)論：所有沒(méi)有被static修飾的局部變量都是自動(dòng)變量。

//// 1.3.c// ScopeAndLifeCycle//// Created by Kenshin Cui on 14-7-12.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(int argc, const char * argv[]) { int a=1; auto int b=2; printf("a=%d,b=%d/n",a,b); //結(jié)果：a=1,b=2 ，a和b都是自動(dòng)變量，auto可以省略  //需要注意的是，上面的自動(dòng)變量是存儲(chǔ)在棧中，其實(shí)還可以存儲(chǔ)到堆中 char c[]="hello,world!"; long len=strlen(c)*sizeof(char)+1;//之所以加1是因?yàn)樽址竺婺J(rèn)有一個(gè)/0空操作符不計(jì)算在長(zhǎng)度內(nèi) char *p=NULL;//可以直接寫(xiě)成：char *p; p=(char *)malloc(len);//分配指定的字節(jié)存放c中字符串，注意由于malloc默認(rèn)返回“void *”需要轉(zhuǎn)化 memset(p,0,len);//清空指向內(nèi)存中的存儲(chǔ)內(nèi)容，因?yàn)榉峙涞膬?nèi)存是隨機(jī)的，如果不清空可能會(huì)因?yàn)槔鴶?shù)據(jù)產(chǎn)生不必要的麻煩 strcpy(p,c); printf("p=%s/n",p);//結(jié)果：p=hello,world! free(p);//釋放分配的空間 p=NULL;//注意讓p指向空，否則p將會(huì)是一個(gè)存儲(chǔ)一個(gè)無(wú)用地址的野指針   return 0;}

當(dāng)然存儲(chǔ)自動(dòng)變量的棧和堆其實(shí)是兩個(gè)完全不同的空間（雖然都在運(yùn)行時(shí)有效的空間內(nèi)）：棧一般是程序自動(dòng)分配，其存儲(chǔ)結(jié)果類(lèi)似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧，先進(jìn)后出，程序結(jié)束時(shí)由編譯器自動(dòng)釋放；而堆則是開(kāi)發(fā)人員手動(dòng)編碼分配，如果不進(jìn)行手動(dòng)釋放就只有等到程序運(yùn)行完操作系統(tǒng)回收，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于鏈表。在上面的代碼中p變量同樣是一個(gè)自動(dòng)變量，同樣可以使用auto修飾，只是它所指向的內(nèi)容放在堆上（p本身存放在棧上）。

這里說(shuō)明幾點(diǎn)：malloc分配的空間在邏輯上連續(xù)，物理上未必連續(xù)；p必須手動(dòng)釋放，否則直到程序運(yùn)行結(jié)束它占用的內(nèi)存將一直被占用；釋放p的過(guò)程只是把p指向的空間釋放掉，p中存放的地址并未釋放，需要手動(dòng)設(shè)置為NULL，否則這將是一個(gè)無(wú)用的野指針；

寄存器變量

默認(rèn)情況下無(wú)論是自動(dòng)變量還是靜態(tài)變量它們都在內(nèi)存中，不同之處就是自動(dòng)變量放在一塊運(yùn)行時(shí)分配的特殊內(nèi)存中。但是寄存器變量卻是在硬件寄存器中，從物理上來(lái)說(shuō)它和內(nèi)存處在兩個(gè)完全不同的硬件中。大家都是知道寄存器存儲(chǔ)空間很小，但是它的效率很高，那么合理使用寄存器變量就相當(dāng)重要了。什么是寄存器變量呢？使用register修飾的int或char類(lèi)型的非靜態(tài)局部變量是寄存器變量。沒(méi)錯(cuò)，需要三個(gè)條件支撐：register修飾、必須是int或char類(lèi)型、必須是非靜態(tài)局部變量。

除了存儲(chǔ)位置不同外，寄存器變量完全符合自動(dòng)變量的條件，因此它的生命周期其實(shí)是和自動(dòng)變量完全一樣的，當(dāng)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后它就會(huì)被自動(dòng)釋放。由于寄存器空間珍貴，因此我們需要合理使用寄存器變量，只有訪(fǎng)問(wèn)度很高的變量我們才考慮使用寄存器變量，如果過(guò)多的定義寄存器變量，當(dāng)寄存器空間不夠用時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為自動(dòng)變量。

//// 1.3.c// ScopeAndLifeCycle//// Created by Kenshin Cui on 14-7-12.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>int main(int argc, const char * argv[]) { register int a=1; printf("a=%d/n",a); return 0;}

 上面我們說(shuō)到變量的存儲(chǔ)類(lèi)型，其實(shí)在C語(yǔ)言中還有兩種存儲(chǔ)類(lèi)型：常量存儲(chǔ)區(qū)和代碼存儲(chǔ)區(qū)，分別用于存儲(chǔ)字符串常量、使用const修飾的全局變量以及二進(jìn)制函數(shù)代碼。

可訪(fǎng)問(wèn)性

在C語(yǔ)言中沒(méi)有其他高級(jí)語(yǔ)言public、private等修飾符，來(lái)限定變量和函數(shù)的有效范圍，但是卻有兩個(gè)類(lèi)似的關(guān)鍵字能達(dá)到類(lèi)似的效果：extern和static。

extern

extern作用于變量

我們知道在C語(yǔ)言中變量的定義順序是有嚴(yán)格要求的，要使用變量則必須在使用之前定義，extern用于聲明一個(gè)已經(jīng)存在的變量，這樣一來(lái)即使在后面定義一個(gè)變量只要前面聲明了，也同樣可以使用。具體的細(xì)節(jié)通過(guò)下面的代碼相信大家都可以看明白：

//// 2.1.c// ScopeAndLifeCycle//// Created by Kenshin Cui on 14-7-12.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>//如果在main函數(shù)下面定義了一個(gè)變量a，如果在main上面不進(jìn)行聲明是無(wú)法在main中使用a的；//同樣如果只進(jìn)行了extern聲明不進(jìn)行定義一樣會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閑xtern并不負(fù)責(zé)定義變量a而僅僅是聲明一個(gè)已經(jīng)定義過(guò)的變量；//當(dāng)然如果說(shuō)在main上面定義int a;去掉main下面的定義同樣是可以的，相當(dāng)于在上面定義，但如果兩個(gè)地方都定義a的話(huà)（main上面的extern去掉），則程序認(rèn)為上面的定義是聲明，只是省略了extern關(guān)鍵字；//第一種情況，在下面定義，不進(jìn)行聲明，報(bào)錯(cuò)int main(int argc, const char * argv[]) {  printf("a=%d/n",a); return 0;}int a;//第二種情況，在上面定義，正確int a;int main(int argc, const char * argv[]) {  printf("a=%d/n",a); return 0;}//第三種情況，在下面定義在上面聲明，正確extern int a;int main(int argc, const char * argv[]) {  printf("a=%d/n",a); return 0;}int a;//第四種情況，只在上面聲明（編譯時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)樯厦娴穆暶黩_過(guò)了編譯器，但運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閑xtern只能聲明一個(gè)已經(jīng)定義的變量），錯(cuò)誤extern int a;int main(int argc, const char * argv[]) {  printf("a=%d/n",a); return 0;}//第五種情況,上下同時(shí)定義（這種方式是正確的，因?yàn)樯厦娴亩x會(huì)被認(rèn)為是省略了extern的聲明），正確int a;int main(int argc, const char * argv[]) {  printf("a=%d/n",a); return 0;}int a;//其實(shí)下面的情況也是不會(huì)出錯(cuò)的int a;int a;int main(int argc, const char * argv[]) {  printf("a=%d/n",a); return 0;}int a;int a;//第六種情況,將全局變量聲明為局部變量，但是它的實(shí)質(zhì)還是全局變量，正確int a;int main(int argc, const char * argv[]) { extern int a; printf("a=%d/n",a); return 0;}int a;//第七種情況，在函數(shù)內(nèi)部重新定義一個(gè)變量a,雖然不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是兩個(gè)a不是同一個(gè)int a;int main(int argc, const char * argv[]) { int a; printf("a=%d/n",a);//注意這里輸出的a其實(shí)是內(nèi)部定義的a，和函數(shù)外定義的a沒(méi)有關(guān)系 return 0;}int a;

如果兩個(gè)文件同時(shí)定義一個(gè)全局變量，那實(shí)質(zhì)上他們指的是同一個(gè)變量。從下面的例子可以看出，在main.c中修改了變量a之后message.c中的變量a值也修改了。

需要注意，在上面的代碼中無(wú)論在message.h中將a定義前加上extern，還是在main.h中的a定以前加上extern結(jié)果都是一樣的，extern同樣適用。和在單文件中一樣，不能兩個(gè)定義都添加extern，否則就沒(méi)有定義了。如果把message.c中a的定義（或聲明）去掉呢，那么它能否訪(fǎng)問(wèn)main.c中的全局變量a呢，答案是否定的（這和在一個(gè)文件中定義了一個(gè)函數(shù)在另一個(gè)文件不聲明就直接用是類(lèi)似的）。

extern作用于函數(shù)

extern作用于函數(shù)就不再是簡(jiǎn)單的聲明函數(shù)了，而是將這個(gè)函數(shù)作為外部函數(shù)（當(dāng)然還有內(nèi)部函數(shù)，下面會(huì)說(shuō)到），在其他文件中也可以訪(fǎng)問(wèn)。但是大家應(yīng)該已經(jīng)注意到，在上面的代碼中message.c中的showMessage前面并沒(méi)有添加extern關(guān)鍵字，在main.c中不是照樣訪(fǎng)問(wèn)嗎？那是因?yàn)檫@個(gè)關(guān)鍵字是可以省略的，默認(rèn)情況下所有的函數(shù)都是外部函數(shù)。

和作用于變量不同，上面main.c和message.c中的extern都可以省略，在這里extern的作用就是定義或聲明一個(gè)外部函數(shù)。從上面可以看到在不同的文件中可以定義同一個(gè)變量，它們被視為同一個(gè)變量，但是需要指出的是外部函數(shù)在一個(gè)程序中是不能重名的，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

static

static作用于變量

其實(shí)在前面的例子中我們已經(jīng)看到static關(guān)鍵字在變量中的使用了，在例子中使用static定了一個(gè)局部變量，而且我們強(qiáng)調(diào)static局部變量在函數(shù)中只被初始化一次。那么如果static作用于全局變量是什么效果呢？如果static作用于全局變量它的作用就是定義一個(gè)只能在當(dāng)前文件訪(fǎng)問(wèn)的全局變量，相等于私有全局變量。

從上面的輸出結(jié)果可以看出message.c中的變量a和main.c中的變量a并不是同一個(gè)變量，事實(shí)上message.c中的變量a只能在message.c中使用，雖然main.c中的變量a是全局變量但是就近原則，message.c會(huì)使用自己內(nèi)部的變量a。當(dāng)然，上面例子中main.c中的變量a定義成靜態(tài)全局變量結(jié)果也是一樣的，只是這樣如果還有其他源文件就不能使用a變量了。但是main.c中的a不能聲明成extern，因?yàn)閙ain.c不能訪(fǎng)問(wèn)message.c中的變量a，這樣在main.c中就沒(méi)變量a的定義了。

static作用于函數(shù)

static作用于函數(shù)和作用于變量其實(shí)是類(lèi)似的，如果static作用于函數(shù)則這個(gè)函數(shù)就是內(nèi)部函數(shù)，其他文件中的代碼不可以訪(fǎng)問(wèn)。下面的代碼在運(yùn)行時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閙esage.c中的showMessage()函數(shù)是私有的，在main.c中盡管進(jìn)行了聲明，可以在編譯階段通過(guò)，但是在鏈接階段會(huì)報(bào)錯(cuò)。

總結(jié)

最后做一下簡(jiǎn)單總結(jié)一下：

1. extern作用于變量時(shí)用于聲明一個(gè)已經(jīng)定義的變量，但是并不能定義變量；使用extern你可以在其他文件中使用全局變量（當(dāng)然此時(shí)extern可以省略）；
2. extern作用于函數(shù)時(shí)與它作用于全局變量有點(diǎn)類(lèi)似，聲明這個(gè)函數(shù)是外部函數(shù)，其他文件可以訪(fǎng)問(wèn)，但不同的是當(dāng)它作用于函數(shù)時(shí)不僅可以聲明函數(shù)還可以定義函數(shù)（用在函數(shù)定義前面），不管是定義還是聲明都可以省略，C語(yǔ)言默認(rèn)認(rèn)為函數(shù)定義或聲明都是外部函數(shù)；
3. static作用于變量時(shí)，該變量只會(huì)定義一次，以后在使用時(shí)不會(huì)重新定義，當(dāng)static作用于全局變量時(shí)說(shuō)明該變量只能在當(dāng)前文件可以訪(fǎng)問(wèn)，其他文件中不能訪(fǎng)問(wèn)；
4. static作用于函數(shù)時(shí)與作用于全局變量類(lèi)似，表示聲明或定義該函數(shù)是內(nèi)部函數(shù)（又叫靜態(tài)函數(shù)），在該函數(shù)所在文件外的其他文件中無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)此函數(shù)；

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/kenshincui/p/3854243.html

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