第十二章 存储类别、链接和内存管理

12.1 存储类别

对象（object）：一块存储数据的内存，可以存储一个或多个值。

标识符（identifier）：标识符是一个名称（变量名），用来指定对象的内容。遵循变的量命名规则。

可以认为对象是硬件层面，标识符是软件层面。

标识符不是唯一指定对象的途径。

int *pt = &entity;
int ranks[10];

*pt 不是标识符，但它指定了一个对象，即能够访问内存。

左值：指定对象的表达式。

可修改的左值：可以使用左值改变对象中的值的左值。

const char *pc = "Behold a string literal!";

pc 是可修改的左值；

*pc 是不可修改的左值。

12.1.1 作用域（scope）

描述程序中可访问标识符的区域。

• 块作用域（block scope）：块是用一对花括号括起来的代码区域，定义在块内的变量具有块作用域，块作用域变量的可见范围是从定义处到包含带定义的块的末尾。另外，虽然函数的形式参数在函数的左花括号之前，但是它们也具有块作用域，属于函数体这个块。类似的还有 for while 循环、do while 循环和 if 语句。
• 函数作用域（function scope）：整个函数，仅用于 goto 语句的标签。即使一个标签的首次出现在函数的内层块中，它的作用域也延伸至整个函数。
• 函数原型作用域（function prototype scope）：从形参定义到原型声明结束，用于函数原型的形参名，但是函数原型的形参名通常无关紧要。
• 文件作用域（file scope）：从变量定义到定义所在文件的末尾，文件作用域变量亦称全局变量。

12.1.2 链接（linkage）

标识符的多个翻译单元间的属性，是否跨翻译单元访问。

• 外部链接：文件作用域的非 static 变量。
• 内连接：文件作用域的 static 变量。
• 无连接：具有块作用域、函数作用域或函数原型作用域的变量都是无连接变量。意味着这些变量属于定义它们的块、函数或原型私有。

12.1.1 存储期（storage duration）

对象在内存中保留的时间。

• 静态存储期：程序执行阶段一直存在。文件作用域变量，static 变量。
• 线程存储期：从声明到线程结束一直存在。并发程序设计时考虑。
• 自动存储期：程序运行到作用域内到出该变量的作用域结束。除 static 变量的块作用域变量。变长数组不同，它们的存储周期从声明到出该变量的作用域结束。
• 动态分配存储期：malloc 到 free 结束。

5 中存储类别

存储类别	存储期	作用域	链接	声明方式
自动	自动	块	无	块内
寄存器	自动	块	无	块内，使用关键字 register
静态外部链接	静态	文件	外部	所有函数
静态内部链接	静态	文件	内部	所有函数外，使用关键字 static
静态无链接	静态	块	无	块内，使用关键字 static

不建议用 auto 关键字显示声明为自动变量。与 C++ 会有兼容性问题。

如果变量同名，内层块中的变量会隐藏外层块的定义。尽量避免同名，以免混淆。

静态的意思是其在内存中的位置不变，而非值不变。

寄存器变量：register 修饰，尽量变量存储在 CPU 寄存器中，取决于编译器。不能对其使用地址运算。

引用式声明（referencing declaration）：extern 关键字修饰表明该声明不是定义，指示编译器去别处查询其定义。函数默认为外部函数。

12.2 随机函数和静态变量

简单实现了一个随机数种子生成函数和随机数产生函数，没什么好记的。

12.3 掷骰子

用 C 库函数 sand() 实现

12.4 分配内存：malloc() 和 free()

动态内存与静态内存的区别相当于一群人去饭店吃饭。

• 动态内存就是吃一碗点一碗，不够再加，处理麻烦；
• 静态内存就是估算每个人的饭量一次点完，可能会出现有人挨饿或剩饭的情况。

12.4 ANSI C 类型限定符

const：修饰常量不可变，注意修饰指针时就顶层 const 和底层 const 之分

volatile：告诉计算机该变量会在程序之外被修改，同时编译器不会优化含有该变量的相关代码，因为其随时会被修改。通常用于硬件地址以及在其他程序或同时运行的线程中共享数据。

restrict（C99）：只能修饰指针，表明该指针时访问数据对象的唯一且初始的方式，允许编译器更好地优化代码。restrict 关键字有两个读者：

• 一个是编译器，告知编译器可以自由假定一些优化方案；
• 另一个是用户，告知用户要使用满足 restrict 要求的参数。

_Atomic（C11）：并发程序设计中，当一个线程对一个原子类型的对象执行原子操作时，其他线程不能访问该对象。

小知识

static 除了表明存储类别变量的作用域或链接外，还有新的用法：告诉编译器如何使用形式参数（C99） 。

double stick(double ar[static 20])

表示 ar 数组至少有 20 个元素，目的时让编译器使用这些信息优化函数代码。