iOS开发技能树之C语言-存储方式、类别

存储方式

C语言根据变量的生存周期来区分，分为静态存储方式和动态存储方式。

• 静态存储方式：在程序运行期间分配固定存储空间的方式。静态存储区存放了在整个程序执行过程中都存在的变量，如全局变量。

• 动态存储方式：在程序运行期间根据需要进行动态的分配存储空间的方式。动态存储区中存放的变量是根据程序运行的需要而建立和释放的，通常包括：函数形式参数、自动变量、函数调用时的现场保护和返回地址等。

在内存中的用户存储空间分为：程序区、静态存储区、动态存储区。

存储类别

C语言中的存储类别分为四类：自动(auto)、静待(static)、寄存器(register)、外部的(extern)。

1、auto 自动变量 --局部变量

auto定义的变量为自动变量，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。

函数的形参、在函数中定义的局部变量(包含在符合语句中定义的局部变量)，都是自动变量auto。存储在内存的动态存储区中。

int funny (int a) { /*定义函数，a为参数/形参*/
    auto int b ,c; /*定义b,c自动变量*/
    /*....*/
}

2、static 静态变量

static修饰的是静态变量，如果定义在函数内部，称之为静态局部变量；如果定义在函数外部，称之为静态外部变量。

静态变量都存储于静态存储区。

• 静态局部变量

1、静态局部变量在编译时赋初值，第一次赋值有效，以后在调用时，直接使用上一次调用的值而不需要重新赋值。

2、静态局部变量属于静态存储类别，在静态存储区内分配存储单元，在程序整个运行期间都不释放。

3、如果在定义局部变量时不赋初值的话，则静态变量在编译时自动赋初值0（对数值型变量）或空字符（对字符变量）。

void funny (int a) {
    static int index = 1;
    index += 1;
    printf("funny :%d\n",index);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    for (int i = 0; i < 5; i ++) {
        funny(10);
    }
    printf("********\n");
    funny(0);
    
    return 0;
}

打印结果：
funny :2
funny :3
funny :4
funny :5
funny :6
********
funny :7

• 静态外部变量/静态全局变量

全局变量都是放在静态存储区中的。一般来说，外部变量是在函数外定义的全局变量，它的作用域是从变量定义处开始，到本程序文件末尾。

静态外部变量，是为了使某些变量只限于被本文件引用，而不能被其他文件引用。

1、static int a，变量只可以在当前文件中使用，

2、int a，只是全局变量，可以在整个工程中使用，其他文件引用时需要extern关键字声明

test.c

static int staticInt_test = 100;

int pInt_test = 200;
/*-----------------------*/
main.c

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    extern int pInt_test;/*可以通过extern关键字声明，之后可以直接使用test.c中声明的变量 */
    printf("test:%d\n",pInt_test); /*打印结果：200*/
    
    extern int staticInt_test ;/*如果声明的是全局静态变量，这里在编译时会报错，找不到对应变量。*/
    printf("test static:%d\n",staticInt_test); /* 报错 */
    return 0;
}

static对局部变量和全局变量的作用不同，对局部变脸来说它使变量由动态存储方式改为静态存储方式。对全局变量来说，它使变量局部化(局部于本文件)，但仍为静态存储方式。
从作用域角度看，凡有static声明的，其作用域都是局限的，或者都是局限于本函数内(静态局部变量)，或者局限于本文件内(静态外部变量)。

3、register 寄存器变量

为提高效率，C语言允许将局部变量的值放在CPU的寄存器中，这种变量叫“寄存器变量”，关键字register声明。

void funny () {
    register int i,sum = 0;//定义为寄存器变量
    
}

只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量；一个计算机系统中的寄存器数据有限，不能定义任意多个寄存器变量，局部静态变量不能定义为寄存器变量。

4、extern 外部变量

extern声明的变量是外部变量，表示把该变量的作用域扩展到此位置。外部变量的含义是某函数可以调用在该函数之后定义的变量。也可以调用其他文件中声明的外部变量。

• 在一个文件内扩展外部变量的作用域

int main(int argc, const char * argv[]) {
    extern int count;
    printf("%d\n",count);
    
    return 0;
}

int count = 100;

打印结果：
100

/** 如果不作声明，将报错"Use of undeclared identifier 'count'" **/

• 将外部变量的作用域扩展到其他文件，即在一个文件中引用另一个文件已经定义的外部变量

test.c

int pInt_test = 200;
/*-----------------------*/
main.c

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    extern int pInt_test;
    /*通过extern关键字声明，之后可以直接使用test.c中声明的变量 */
    printf("test:%d\n",pInt_test);
    /*打印结果：200*/
    
    return 0;
}

• 作用

  1、在一个文件中扩展外部变量的作用域

  2、在一个文件中引用给另一个文件中已经定义的外部变量。

部分概念说明

数据存放的6中形式：

• 1、程序代码区--存放程序编译后的可执行代码
• 2、静态区(全局区)--全局变量和静态变量的存储是放在一起的，初始化的全局变量和初始化的静态变量在同一区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放
• 3、常量区--常量存放位置，程序结束后由系统释放
• 4、堆区--一般由程序分配和释放，如果程序不释放，程序结束时可能由操作系统回收(程序不正常结束则无法回收)
• 5、栈区--由编译器自动分配并且释放，一般存放函数的参数、局部变量等
• 6、寄存器区--有限容量的高速存储区，直接建立在中央处理器内部，用来暂存指令、数据和地址，一般用来保存栈顶指针、指令指针和现在正在被运行的指令。由于存储区其实是在中央处理器内部建立，不在内存中，因此不能将其划分到内存中。这里与内存的功能大致相同，都用来暂存数据。

---这部分说明来自博客

全局变量、局部变量

程序的编译单位是源程序文件，一个原文家可以包含一个或若干个函数。在函数内定义的变量是局部变量，在函数之外定义的变量称为外部变量，外部变量是全局变量(也称全程变量)。

全局变量可以为本文件中其他函数所共用，他的有效范围为从定义变量的位置到本源文件结束。

建议不再必要时不要使用全局变量：1、全局变量在程序执行的全部过程中都占用存储单元，而不是仅在需要时才开辟单元；2、使函数通用性降低；3、全局变量过多，降低程序的清晰性，难以清晰判断出每个瞬间各个外部变量的值。

作用域、生存期

一个变量的属性可以从两个方面分析，一个是作用域，一个事变量值存在时间的长短，即生存期。前者是从空间角度，后者是从时间角度。二者有联系，但不是同一回事。

如果一个变量在某个文件或函数范围内是有效的，就称该范围为该变量的作用域。在该作用域内可以引用该变量。

如果一个变量值在某一时刻是存在的，则认为这一时刻属于该变量的生存期，或称该变量在此时刻存在。

存储类别小结

1、从作用域角度分，有局部变量和全局变量

存储类别小结-作用域角度

2、从变量存在的时间(生存期)区分，有动态存储和静态存储两种类型

存储类别小结-按变量生存周期分

3、从变量值存储位置区分

存储类别小结-按变量值存放位置分