CC++_全局變量和局部變量

1、1程序的內(nèi)存區(qū)域并不是所有的變量時(shí)時(shí)刻刻都是可知的。一些變量在整個(gè)程序中都是可見的，它們稱為全局變量。一些變量只能在一個(gè)函數(shù)中可知，稱為局部變量。要了解變量的這些屬性，應(yīng)先弄清程序在內(nèi)存中的分布區(qū)域，見圖5-2。一個(gè)程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)分配給其運(yùn)行的內(nèi)存塊分為4個(gè)區(qū)域：(1)代碼區(qū)，存放程序的代碼，即程序中的各個(gè)函數(shù)代碼塊。(2)全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，存放程序的全局?jǐn)?shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)。(3)堆區(qū)，存放程序的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。(4)棧區(qū)，存放程序的局部數(shù)據(jù)，即各個(gè)函數(shù)中的數(shù)據(jù)。-棧區(qū) 是普通的棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),遵循LIFO后進(jìn)先出的規(guī)則,局部變量安排在那里是ASM時(shí)就規(guī)定的,這樣可以在一個(gè)函數(shù)結(jié)束后平衡堆棧,操作簡(jiǎn)單,效率高 -

2、堆(動(dòng)態(tài)區(qū))在這里應(yīng)當(dāng)叫堆棧(不要和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆搞混)是程序在編譯時(shí)產(chǎn)生的一塊用于產(chǎn)生動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配使用的塊,操作比較棧要麻煩許多,在分配時(shí)要判斷最優(yōu)的地址(防止產(chǎn)生無用的內(nèi)存碎片(由于屢次的NEW和DELETE產(chǎn)生的夾在兩塊使用中內(nèi)存中的空余小內(nèi)存(不容易被分配),分配和回收時(shí)的效率比棧低多了。對(duì)比：棧是系統(tǒng)提供的功能，特點(diǎn)是快速高效，缺點(diǎn)是有限制，數(shù)據(jù)不靈活；而堆是函數(shù)庫提供的功能，特點(diǎn)是靈活方便，數(shù)據(jù)適應(yīng)面廣泛，但是效率有一定降低。棧是系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于進(jìn)程/線程是唯一的；堆是函數(shù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不一定唯一。不同堆分配的內(nèi)存無法互相操作。?？臻g分靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配兩種。靜態(tài)分配是編譯器完

3、成的，比如自動(dòng)變量(auto)的分配。動(dòng)態(tài)分配由alloca函數(shù)完成。棧的動(dòng)態(tài)分配無需釋放(是自動(dòng)的)，也就沒有釋放函數(shù)。為可移植的程序起見，棧的動(dòng)態(tài)分配操作是不被鼓勵(lì)的！堆空間的分配總是動(dòng)態(tài)的，雖然程序結(jié)束時(shí)所有的數(shù)據(jù)空間都會(huì)被釋放回系統(tǒng)，但是精確的申請(qǐng)內(nèi)存/ 釋放內(nèi)存匹>配是良好程序的基本要素。 堆是程序員管理的,棧是系統(tǒng)管理的. 一般全局變量存放在數(shù)據(jù)區(qū)，局部變量存放在棧區(qū)，動(dòng)態(tài)變量存放在堆區(qū)，函數(shù)代碼放在代碼區(qū)。 程序的指令代碼是存放在程序代碼區(qū)的 靜態(tài)存儲(chǔ)變量是存放在靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)的 包括全局變量等 而程序中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變量存放在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)區(qū) 如函數(shù)的形參以及函數(shù)調(diào)用時(shí)的返回地址等 =

4、可以在程序中三個(gè)地方說明: 函數(shù)內(nèi)部、函數(shù)的參數(shù)定義中或所有的函數(shù)外部。根據(jù)所定義位置的不同, 變量可分為局部變量、形式參數(shù)和全程變量。從空間角度來看，變量可以分為全局變量和局部變量，而從時(shí)間角度來分的可以有靜態(tài)存儲(chǔ)變量和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變量之分。 1.1)全局變量在函數(shù)外邊訪問的變量被認(rèn)為是全局變量，并在程序的每個(gè)函數(shù)中是可見的。全局變量存放在內(nèi)存的全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。全局變量由編譯器建立，如果在定義的時(shí)候不做初始化 則系統(tǒng)將自動(dòng)為起賦值 數(shù)值型為0 字符型為空'0'。 全局變量也稱為外部變量，是在函數(shù)的外部定義的，它的作用域?yàn)閺淖兞慷x處開始，到本程序文件的末尾。全局變量全部存放在靜態(tài)存儲(chǔ)

5、區(qū)，在程序開始執(zhí)行時(shí)給全局變量分配存儲(chǔ)區(qū)，程序行完畢就釋放。在程序執(zhí)行過程中它們占據(jù)固定的存儲(chǔ)單元，而不動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配和釋放； 如果在定義點(diǎn)之前的函數(shù)想引用該外部變量，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)已經(jīng)定義的外部變量。有了此聲明，就可以從“聲明”處起，合法地使用該外部變量。其有效作用域就被拓展到從這個(gè)文件extern聲明處到文件結(jié)束。全局變量定義之前的所有函數(shù)定義，不會(huì)知道該變量。 全局變量的弊端 增加內(nèi)存開銷 降低函數(shù)的通用性 1.2)局部變量 在函數(shù)內(nèi)部定義的變量?jī)H在該函數(shù)內(nèi)是可見的。另外，局部變量的類型修飾是auto，表示該變量在棧中分配

6、空間，但習(xí)慣上都省略auto。在函數(shù)開始運(yùn)行時(shí)，局部變量在棧區(qū)被分配空間，函數(shù)退出時(shí)，局部變量（非靜態(tài)的）隨之消失。局部變量沒有初始化。如果局部變量不被顯式初始化，那么，其內(nèi)容是不可預(yù)料的。局部變量從存儲(chǔ)方式上可分為動(dòng)態(tài)(auto)存儲(chǔ)類型和靜態(tài)(static)存儲(chǔ)類型。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)類型的局部變量都是動(dòng)態(tài)的分配存儲(chǔ)空間，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)（棧）中。函數(shù)調(diào)用結(jié)束后自動(dòng)釋放，生存期是在聲明該變量的函數(shù)執(zhí)行過程。靜態(tài)存儲(chǔ)類型的局部變量則是靜態(tài)的分配存儲(chǔ)空間，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中。在程序整個(gè)運(yùn)行期間都不釋放，生存期貫穿于程序運(yùn)行的整個(gè)過程。默認(rèn)都是動(dòng)態(tài)地分配存儲(chǔ)空間的，我們?cè)谄綍r(shí)的聲明變量的過程中au

7、to都是默認(rèn)省略的。 2）靜態(tài)存儲(chǔ)變量和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變量對(duì)于程序運(yùn)行期間根據(jù)需要進(jìn)行臨時(shí)動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間的變量 為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變量對(duì)于那些程序運(yùn)行期間永久占用固定內(nèi)存的變量 稱為靜態(tài)存儲(chǔ)變量-1、局部變量能否和全局變量重名？ 答：能，局部會(huì)屏蔽全局。要用全局變量，需要使用":" 局部變量可以與全局變量同名，在函數(shù)內(nèi)引用這個(gè)變量時(shí)，會(huì)用到同名的局部變量，而不會(huì)用到全局變量。對(duì)于有些編譯器而言，在同一個(gè)函數(shù)內(nèi)可以定義多個(gè)同名的局部變量，比如在兩個(gè)循環(huán)體內(nèi)都定義一個(gè)同名的局部變量，而那個(gè)局部變量的作用域就在那個(gè)循環(huán)體內(nèi)。 2、如何引用一個(gè)已經(jīng)定義過的全局變量？ 可以用引用頭文件的方式，也

8、可以用extern關(guān)鍵字，如果用引用頭文件方式來引用某個(gè)在頭文件中聲明的全局變理，假定你將那個(gè)變量寫錯(cuò)了，那么在編譯期間會(huì)報(bào)錯(cuò)，如果你用extern方式引用時(shí)，假定你犯了同樣的錯(cuò)誤，那么在編譯期間不會(huì)報(bào)錯(cuò)，而在連接期間報(bào)錯(cuò)。 可以在不同的C文件中聲明同名的全局變量，前提是其中只能有一個(gè)C文件中對(duì)此變量賦初值，此時(shí)連接不會(huì)出錯(cuò) 4、static全局變量與普通的全局變量有什么區(qū)別？static局部變量和普通局部變量有什么區(qū)別？static函數(shù)與普通函數(shù)有什么區(qū)別？ 全局變量(外部變量)的說明之前再冠以static 就構(gòu)成了靜態(tài)的全局變量。全局變量本身就是靜態(tài)存儲(chǔ)方式，靜態(tài)全局變量當(dāng)然也是靜態(tài)存儲(chǔ)方

9、式。 這兩者在存儲(chǔ)方式上并無不同。這兩者的區(qū)別雖在于非靜態(tài)全局變量的作用域是整個(gè)源程序，當(dāng)一個(gè)源程序由多個(gè)源文件組成時(shí)，非靜態(tài)的全局變量在各個(gè)源文件中都是有效的。而靜態(tài)全局變量則限制了其作用域， 即只在定義該變量的源文件內(nèi)有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于靜態(tài)全局變量的作用域局限于一個(gè)源文件內(nèi)，只能為該源文件內(nèi)的函數(shù)公用，因此可以避免在其它源文件中引起錯(cuò)誤。 從以上分析可以看出， 把局部變量改變?yōu)殪o態(tài)變量后是改變了它的存儲(chǔ)方式即改變了它的生存期。把全局變量改變?yōu)殪o態(tài)變量后是改變了它的作用域，限制了它的使用范圍。 static函數(shù)與普通函數(shù)作用域不同，僅在本文件。只在當(dāng)前源文件中

10、使用的函數(shù)應(yīng)該說明為內(nèi)部函數(shù)(static)，內(nèi)部函數(shù)應(yīng)該在當(dāng)前源文件中說明和定義。對(duì)于可在當(dāng)前源文件以外使用的函數(shù)，應(yīng)該在一個(gè)頭文件中說明，要使用這些函數(shù)的源文件要包含這個(gè)頭文件 static全局變量與普通的全局變量有什么區(qū)別：static全局變量只初使化一次，防止在其他文件單元中被引用; static局部變量和普通局部變量有什么區(qū)別：static局部變量只被初始化一次，下一次依據(jù)上一次結(jié)果值； static函數(shù)與普通函數(shù)有什么區(qū)別：static函數(shù)在內(nèi)存中只有一份，普通函數(shù)在每個(gè)被調(diào)用中維持一份拷貝. 5、程序的局部變量存在于（堆棧）中，全局變量存在于（靜態(tài)區(qū) ）中，動(dòng)態(tài)申請(qǐng)數(shù)據(jù)存在于（

11、堆）中。 - - 三。C語言中的變量存儲(chǔ)分類指定 auto auto稱為自動(dòng)變量 如果函數(shù)不做其他說明的話 均為自動(dòng)變量 static static稱為靜態(tài)變量。根據(jù)變量的類型可以分為靜態(tài)局部變量和靜態(tài)全程變量。 1. 靜態(tài)局部變量 它與局部變量的區(qū)別在于: 在函數(shù)退出時(shí), 這個(gè)變量始終存在, 但不能被其它函數(shù)使用, 當(dāng)再次進(jìn)入該函數(shù)時(shí), 將保存上次的結(jié)果。其它與局部變量一樣。 2. 靜態(tài)全程變量 Turbo C2.0允許將大型程序分成若干獨(dú)立模塊文件分別編譯, 然后將所有模塊的目標(biāo)文件連接在一起, 從而提高編譯速度, 同時(shí)也便于軟件的管理和維護(hù)。靜態(tài)全程變量就是指只在定義它的源文件中可見而在

12、其它源文件中不可見的變量。它與全程變量的區(qū)別是: 全程變量可以再說明為外部變量(extern), 被其它源文件使用, 而靜態(tài)全程變量卻不能再被說明為外部的, 即只能被所在的源文件使用。 extern extern稱為外部變量。為了使變量除了在定義它的源文件中可以使用外, 還要被其它文件使用。因此, 必須將全程變量通知每一個(gè)程序模塊文件, 此時(shí)可用extern來說明。 eg. 文件1為file1.c 文件2為file2.c int i, j;/*定義全程變量*/ extern int i, j;/*說明將i, j從 文件1中復(fù)制過來*/ char c; extern char c; /*將c復(fù)制

13、過來*/ void func1(int k); func2() /*用戶定義函數(shù)*/ main() static float k;/*定義靜態(tài)變量*/ i=j*5/100; func1(20);/*調(diào)用函數(shù)*/ k=i/1.5; func2(); . . . . . . func1(int k) /*用戶定義函數(shù)*/ j=k*100; 對(duì)于以上兩個(gè)文件file1.c和file2.c, 用Turbo C2.0的集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編譯 連接時(shí), 首先應(yīng)建立一個(gè).prj的文件。例如file.prj, 該文件內(nèi)容如下: file1.c file2.c 然后將file.prj的文件名寫入主菜單Projec

14、t中的Project Name項(xiàng)中。 再用F9 編譯連接, 就可產(chǎn)生一個(gè)文件名為fioe.exe的可執(zhí)行文件。 register 存儲(chǔ)在CPU的寄存器中, 而不是象普通的變量那樣存儲(chǔ)在內(nèi)存中, 這樣可以提高運(yùn)算速度。但是Turbo C2.0只允許同時(shí)定義兩個(gè)寄存器變量,一旦超過兩個(gè), 編譯程序會(huì)自動(dòng)地將超過限制數(shù)目的寄存器變量當(dāng)作非寄存器變量來處理。因此, 寄存器變量常用在同一變量名頻繁出現(xiàn)的地方。 另外, 寄存器變量只適用于局部變量和函數(shù)的形式參數(shù), 它屬于auto型變量, 因此, 不能用作全程變量。定義一個(gè)整型寄存器變量可寫成: register int a; - 另外關(guān)于靜態(tài)和全局的一些

15、問題：靜態(tài)變量的特點(diǎn)：1、 一次存儲(chǔ)：靜態(tài)局部變量只被初始化一次，下一次初始化根據(jù)上一次的結(jié)果值，有點(diǎn)類似于c+中類的靜態(tài)成員變量，即無論該類型生成多少個(gè)實(shí)例對(duì)象，所有的對(duì)象共用一個(gè)靜態(tài)變量，到這里就是無論這個(gè)函數(shù)調(diào)用多少次，該靜態(tài)變量只初始化一次，并沒有因?yàn)槌銎渖嫫诙讳N毀，只是外部不可見而已，用個(gè)例子說明之：void fun1( int v ) static int value = v; static int value = v;int main( int arc, char *args ) fun1( 50 ); fun1( 100 ); 執(zhí)行的結(jié)果是：value : 50 valu

16、e : 50 說明在第二次調(diào)用fun1( )時(shí)的初始化value的采用的是上一次value的值，value在靜態(tài)區(qū)的存儲(chǔ)空間并沒有因?yàn)閒un1( )的結(jié)束而被釋放，即體現(xiàn)了一次存儲(chǔ)； 2、 作用域限定：靜態(tài)修飾的作用域限定功能同時(shí)體現(xiàn)在函數(shù)與變量上；a) 對(duì)于函數(shù)而言，任何用static修飾的函數(shù)，其作用域僅為當(dāng)前源文件，而對(duì)外部來說這個(gè)函數(shù)是不可見的，即只有和其在同一源文件中的函數(shù)才能調(diào)用這個(gè)靜態(tài)函數(shù)；反過來說，如果一個(gè)函數(shù)僅僅被同一源文件中的其他函數(shù)調(diào)用，那么這個(gè)函數(shù)應(yīng)該聲明為靜態(tài)的，這樣做的好處在于：可以一定程度上的解決不同源文件之間函數(shù)的命名沖突問題；b) 對(duì)于變量而言，static修

17、飾的全局變量，只在當(dāng)前源文件中有效，對(duì)外部不可見，外部文件不能夠引用；顧名思義，全局變量是指能夠在全局引用的變量，相對(duì)于局部變量的概念，也叫外部變量；同靜態(tài)變量一樣，全局變量位于靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)，全局變量一處定義，多處引用，用關(guān)鍵字“extern”引用“外部”的變量。全局變量也可以是靜態(tài)的，在前面有過說明，靜態(tài)全局變量的意義就是不讓“外部”引用，是單個(gè)源文件里的全局變量，即是編譯階段的全局變量，而不是連接階段的全局變量。 通過上面的分析，我們不難得出以下結(jié)論：1、 靜態(tài)函數(shù)與普通函數(shù)的區(qū)別在于：靜態(tài)函數(shù)不可以被同一源文件以外的函數(shù)調(diào)用。2、 靜態(tài)局部變量與普通局部變量的區(qū)別在于：靜態(tài)局部變量只初始化

18、一次，下一次初始化實(shí)際上是依然是上一次的變量；3、 靜態(tài)全局變量與普通全局變量的區(qū)別在于：靜態(tài)全局變量的作用域僅限于所在的源文件。- - - 局部變量、全局變量、靜態(tài)變量靜態(tài)變量的類型說明符是static。 靜態(tài)變量當(dāng)然是屬于靜態(tài)存儲(chǔ)方式，但是屬于靜態(tài)存儲(chǔ)方式的量不一定就是靜態(tài)變量，例如外部變量雖屬于靜態(tài)存儲(chǔ)方式，但不一定是靜態(tài)變量，必須由 static加以定義后才能成為靜態(tài)外部變量，或稱靜態(tài)全局變量。對(duì)于自動(dòng)變量，它屬于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式。 但是也可以用static定義它為靜態(tài)自動(dòng)變量，或稱靜態(tài)局部變量，從而成為靜態(tài)存儲(chǔ)方式。由此看來， 一個(gè)變量可由static進(jìn)行再說明，并改變其原有的存儲(chǔ)方式。

19、1. 靜態(tài)局部變量在局部變量的說明前再加上static說明符就構(gòu)成靜態(tài)局部變量。例如：static int a,b;static float array5=1,2,3,4,5； 靜態(tài)局部變量屬于靜態(tài)存儲(chǔ)方式，它具有以下特點(diǎn)：(1)靜態(tài)局部變量在函數(shù)內(nèi)定義，但不象自動(dòng)變量那樣，當(dāng)調(diào)用時(shí)就存在，退出函數(shù)時(shí)就消失。靜態(tài)局部變量始終存在著，也就是說它的生存期為整個(gè)源程序。(2)靜態(tài)局部變量的生存期雖然為整個(gè)源程序，但是其作用域仍與自動(dòng)變量相同，即只能在定義該變量的函數(shù)內(nèi)使用該變量。退出該函數(shù)后，盡管該變量還繼續(xù)存在，但不能使用它。(3)允許對(duì)構(gòu)造類靜態(tài)局部量賦初值。若未賦以初值，則由系統(tǒng)自動(dòng)賦以0值。

20、(4)對(duì)基本類型的靜態(tài)局部變量若在說明時(shí)未賦以初值，則系統(tǒng)自動(dòng)賦予0值。而對(duì)自動(dòng)變量不賦初值，則其值是不定的。 根據(jù)靜態(tài)局部變量的特點(diǎn)， 可以看出它是一種生存期為整個(gè)源程序的量。雖然離開定義它的函數(shù)后不能使用，但如再次調(diào)用定義它的函數(shù)時(shí)，它又可繼續(xù)使用，而且保存了前次被調(diào)用后留下的值。 因此，當(dāng)多次調(diào)用一個(gè)函數(shù)且要求在調(diào)用之間保留某些變量的值時(shí)，可考慮采用靜態(tài)局部變量。雖然用全局變量也可以達(dá)到上述目的，但全局變量有時(shí)會(huì)造成意外的副作用，因此仍以采用局部靜態(tài)變量為宜全局變量(外部變量)的說明之前再冠以static 就構(gòu)成了靜態(tài)的全局變量。全局變量本身就是靜態(tài)存儲(chǔ)方式， 靜態(tài)全局變量當(dāng)然也是靜態(tài)存

21、儲(chǔ)方式。 這兩者在存儲(chǔ)方式上并無不同。這兩者的區(qū)別雖在于非靜態(tài)全局變量的作用域是整個(gè)源程序，當(dāng)一個(gè)源程序由多個(gè)源文件組成時(shí)，非靜態(tài)的全局變量在各個(gè)源文件中都是有效的。 而靜態(tài)全局變量則限制了其作用域， 即只在定義該變量的源文件內(nèi)有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于靜態(tài)全局變量的作用域局限于一個(gè)源文件內(nèi)，只能為該源文件內(nèi)的函數(shù)公用，因此可以避免在其它源文件中引起錯(cuò)誤。從以上分析可以看出， 把局部變量改變?yōu)殪o態(tài)變量后是改變了它的存儲(chǔ)方式即改變了它的生存期。把全局變量改變?yōu)殪o態(tài)變量后是改變了它的作用域，限制了它的使用范圍。因此static 這個(gè)說明符在不同的地方所起的作用是不同的。應(yīng)予以注意。靜態(tài)變量除范圍之外，變量還有存活期，在這一期間變量能夠保持它們的值。在應(yīng)用程序的存活期內(nèi)一直保持模塊級(jí)變量和公用變量的值。但是，對(duì)于 Dim 聲明的局部變量以及聲明局部變量的過程，僅當(dāng)過程在執(zhí)行時(shí)這些局部變量