C語言中局部變量和全局變量_等在內存中的存放位置.doc

C 語言中局部變量和全局變量 變量的存儲類別static,extern,auto,register 8.8 局部變量和全局變量在討論函數的形參變量時曾經提到，形參變量只在被調用期間才分配內存單元，調用結束立即釋放。這一點表明形參變量只有在函數內才是有效的，離開該函數就不能再使用了。這種變量有效性的范圍稱變量的作用域。不僅對于形參變量，語言中所有的量都有自己的作用域。變量說明的方式不同，其作用域也不同。語言中的變量，按作用域范圍可分為兩種，即局部變量和全局變量。8.8.1 局部變量局部變量也稱為內部變量。局部變量是在函數內作定義說明的。其作用域僅限于函數內，離開該函數后再使用這種變量是非法的。例如int f1int a /*函數 f1*/int b,c; a,b,c 有效int f2int x /*函數 f2*/int y,z; x,y,z 有效mainint m,n; m,n 有效在函數 f1 內定義了三個變量，a 為形參，b,c 為一般變量。在 f1 的范圍內 a,b,c 有效，或者說 a,b,c 變量的作用域限于 f1 內。同理，x,y,z 的作用域限于 f2 內。m,n 的作用域限于 main 函數內。關于局部變量的作用域還要說明以下幾點1 主函數中定義的變量也只能在主函數中使用，不能在其它函數中使用。同時，主函數中也不能使用其它函數中定義的變量。因為主函數也是一個函數，它與其它函數是平行關系。這一點是與其它語言不同的，應予以注意。2 形參變量是屬于被調函數的局部變量，實參變量是屬于主調函數的局部變量。3 允許在不同的函數中使用相同的變量名，它們代表不同的對象，分配不同的單元，互不干擾，也不會發生混淆。如在前例中，形參和實參的變量名都為 n，是完全允許的。4 在復合語句中也可定義變量，其作用域只在復合語句范圍內。例如mainint s,a;int b;sab; /*b 作用域*/ /*s,a 作用域*/【例 8.12】mainint i2,j3,k;kij;int k8;printf“dn“,k;printf“dn“,k;本程序在 main 中定義了 i,j,k 三個變量，其中 k 未賦初值。而在復合語句內又定義了一個變量 k，并賦初值為 8。應該注意這兩個 k 不是同一個變量。在復合語句外由 main 定義的 k 起作用，而在復合語句內則由在復合語句內定義的 k 起作用。因此程序第 4 行的 k為 main 所定義，其值應為 5。第 7 行輸出 k 值，該行在復合語句內，由復合語句內定義的k 起作用，其初值為 8，故輸出值為 8，第 9 行輸出 i，k 值。i 是在整個程序中有效的，第7 行對 i 賦值為 3，故以輸出也為 3。而第 9 行已在復合語句之外，輸出的 k 應為 main 所定義的 k，此 k 值由第 4 行已獲得為 5，故輸出也為 5。8.8.2 全局變量全局變量也稱為外部變量，它是在函數外部定義的變量。它不屬于哪一個函數，它屬于一個源程序文件。其作用域是整個源程序。在函數中使用全局變量，一般應作全局變量說明。只有在函數內經過說明的全局變量才能使用。全局變量的說明符為 extern。但在一個函數之前定義的全局變量，在該函數內使用可不再加以說明。例如int a,b; /*外部變量*/void f1 /*函數 f1*/float x,y; /*外部變量*/int fz /*函數 fz*/main /*主函數*/從上例可以看出 a、b 、x、y 都是在函數外部定義的外部變量，都是全局變量。但 x,y 定義在函數 f1 之后，而在 f1 內又無對 x,y 的說明，所以它們在 f1 內無效。a,b 定義在源程序最前面，因此在 f1,f2 及 main 內不加說明也可使用。【例 8.13】輸入正方體的長寬高 l,w,h。求體積及三個面 x*y,x*z,y*z 的面積。int s1,s2,s3;int vs int a,int b,int cint v;va*b*c;s1a*b;s2b*c;s3a*c;return v;mainint v,l,w,h;printf“n length,width and heightn“;scanf“ddd“,vvsl,w,h;printf“nvd,s1d,s2d,s3dn“,v,s1,s2,s3;【例 8.14】外部變量與局部變量同名。int a3,b5; /*a,b 為外部變量*/maxint a,int b /*a,b 為外部變量*/int c;cabab;returnc;mainint a8;printf“dn“,maxa,b;如果同一個源文件中，外部變量與局部變量同名，則在局部變量的作用范圍內，外部變量被“ 屏蔽” ，即它不起作用。8.9 變量的存儲類別8.9.1 動態存儲方式與靜態動態存儲方式前面已經介紹了，從變量的作用域(即從空間)角度來分，可以分為全局變量和局部變量。從另一個角度，從變量值存在的作時間(即生存期)角度來分，可以分為靜態存儲方式和動態存儲方式。靜態存儲方式是指在程序運行期間分配固定的存儲空間的方式。動態存儲方式是在程序運行期間根據需要進行動態的分配存儲空間的方式。用戶存儲空間可以分為三個部分1 程序區；2 靜態存儲區；3 動態存儲區；全局變量全部存放在靜態存儲區，在程序開始執行時給全局變量分配存儲區，程序行完畢就釋放。在程序執行過程中它們占據固定的存儲單元，而不動態地進行分配和釋放；動態存儲區存放以下數據1 函數形式參數；2 自動變量(未加 static 聲明的局部變量)；3 函數調用實的現場保護和返回地址；對以上這些數據，在函數開始調用時分配動態存儲空間，函數結束時釋放這些空間。在 c 語言中，每個變量和函數有兩個屬性數據類型和數據的存儲類別。8.9.2 auto 變量函數中的局部變量，如不專門聲明為 static 存儲類別，都是動態地分配存儲空間的，數據存儲在動態存儲區中。函數中的形參和在函數中定義的變量(包括在復合語句中定義的變量)，都屬此類，在調用該函數時系統會給它們分配存儲空間，在函數調用結束時就自動釋放這些存儲空間。這類局部變量稱為自動變量。自動變量用關鍵字 auto 作存儲類別的聲明。例如int fint a /*定義 f 函數，a 為參數*/auto int b,c3; /*定義 b，c 自動變量*/a 是形參，b，c 是自動變量，對 c 賦初值 3。執行完 f 函數后，自動釋放a，b，c 所占的存儲單元。關鍵字 auto 可以省略，auto 不寫則隱含定為“自動存儲類別”，屬于動態存儲方式。8.9.3 用 static 聲明局部變量有時希望函數中的局部變量的值在函數調用結束后不消失而保留原值，這時就應該指定局部變量為“靜態局部變量”，用關鍵字 static 進行聲明。【例 8.15】考察靜態局部變量的值。fint aauto b0;static c3;bb1;cc1;returnabc;mainint a2,i;fori0;iyxy;returnz;mainextern A,B;printf“dn“,maxA,B;int A13,B-8;說明在本程序文件的最后 1 行定義了外部變量 A，B，但由于外部變量定義的位置在函數 main 之后，因此本來在 main 函數中不能引用外部變量 A，B。現在我們在 main 函數中用 extern 對 A 和 B 進行“外部變量聲明”，就可以從“聲明”處起，合法地使用該外部變量 A 和 B。對于 malloc 而來的變量存儲在堆(heap)中，局部變量都存儲在棧(stack)中。堆和棧的區別堆和棧的區別 一個由 c/C編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分 1、棧區(stack) 由編譯器自動分配釋放，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似于數據結構中的棧。 2、堆區( heap) 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結束時可能由 OS 回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表，呵呵。 3、全局區(靜態區)(static)，全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束后有系統釋放 4、文字常量區 常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放 5、程序代碼區存放函數體的二進制代碼。在全局變量和全局靜態變量有什么區別在全局變量和全局靜態變量有什么區別變量可以分為全局變量、靜態全局變量、靜態局部變量和局部變量。 按存儲區域分，全局變量、靜態全局變量和靜態局部變量都存放在內存的靜態存儲區域，局部變量存放在內存的棧區。 按作用域分，全局變量在整個工程文件內都有效；靜態全局變量只在定義它的文件內有效；靜態局部變量只在定義它的函數內有效，只是程序僅分配一次內存，函數返回后，該變量不會消失；局部變量在定義它的函數內有效，但是函數返回后失效。 全局變量和靜態變量如果沒有手工初始化，則由編譯器初始化為 0。局部變量的值不可知。 靜態全局變量，只本文件可以用。 全局變量是沒有定義存儲類型的外部變量,其作用域是從定義點到程序結束.省略了存儲類型符,系統將默認為是自動型. 靜態全局變量是定義存儲類型為靜態型的外部變量,其作用域是從定義點到程序結束,所不同的是存儲類型決定了存儲地點,靜態型變量是存放在內存的數據區中的,它們在程序開始運行前就分配了固定的字節,在程序運行過程中被分配的字節大小是不改變的.只有程序運行結束后,才釋放所占用的內存. 自動型變量存放在堆棧區中.堆棧區也是內存中一部分,該部分內存在程序運行中是重復使用的.聲明變量與定義變量有什么區別聲明是向編譯器介紹名字標識符。它告訴編譯器“這個函數或變量在某處可找到，它的模樣象什么”。而定義是說“在這里建立變量”或“在這里建立函數”。它為名字分配存儲空間。無論定義的是函數還是變量，編譯器都要為它們在定義點分配存儲空間。對于變量，編譯器確定變量的大小，然后在內存中開辟空間來保存其數據，對于函數，編譯器會生成代碼，這些代碼最終也要占用一定的內存。 在 C 和 C中，可以在不同的地方聲明相同的變量和函數，但只能有一個定義(有時這稱為ODR，單一定義規則)。 定義也可以是聲明，如果有 int x;，之前編譯器未發現標識符 x，編譯器則把這一標識符看成是定義并立即為它分配存儲空間。 。 對“變量聲明”的解釋向來模糊且自相矛盾。 函數聲明包括函數類型、函數名、參數列表和一個分號，這些信息足以編譯器認出它是一個函數聲明并可識別出這個函數的外部特征。由此推斷，變量聲明應是類型標識后面跟一個標識符。如 int a;但這產生了一個矛盾，這段代碼有足夠的信息讓編譯器為之分配存儲空間，而且編譯器也確實給之分配了存儲空間。要解決這個問題，對于 C 和 C需要一個關鍵字來說明“這是一個聲明，它的定義在別的地方”，這個關鍵字就是 extern，它表示變量是在文件以外定義的，或在文件后面定義的。 在變量定義前加 extern 表示聲明一個變量但不定義它，如 extern int a; extern 也可用于函數聲明，如 extern int func1int length,int width; 但由于沒有函數體，編譯器必把它當成聲明而非定義,extern 對于函數來說是多余的、可選的。C 語言的設計者并不要求函數聲明使用 extern，這可能有些令人遺憾，如果函數聲明也要求用 extern，那么形式上與變量聲明更加一致了，從而減少了混亂(但這就需要更多的輸入，這也許能解釋為什么不要求函數聲明使用 extern 的原因)。 什么是字節對齊,為什么要對齊 現代計算機中內存空間都是按照 byte 劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定類型變量的時候經常在特定的內存地址訪問，這就需要各種類型數據按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。 對齊的作用和原因各個硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定類型的數據只能從某些特定地址開始存取。比如有些架構的CPU 在訪問一個沒有進行對齊的變量的時候會發生錯誤,那么在這種架構下編程必須保證字節對齊.其他平臺可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平臺要求對 數據存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，如果一個 int 型(假設為 32 位系統)如果存放在偶地址開始的地方，那么一個讀周期就可以讀出這 32bit，而如果存放在奇地址開始的地方，就需要 2 個讀周期，并對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能得到該 32bit 數 據。顯然在讀取效率上下降很多。 在 C 語言里面，局部變量，全局變量都是存貯在棧( stack)里面的，而所有用 malloc 和 new 這種操作符動態分配的空間則都是存貯在堆(dump)里面的，舉個簡單的例子int *ptr;ptr int*malloc100*sizeofint;這兩句中，ptr 這個指針變量是存貯在棧里面，但是他所指向的內容則是在堆里面。

總結

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