static 变量 作用域 全局变量 局部变量 外部变量 常量 volatile变量

原创
2010/06/12 08:49
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作用域 全局变量 局部变量 静态变量 外部变量 常量 volatile变量

作用域:

作用域规则告诉我们一个变量的有效范围,它在哪儿创建,在哪儿销毁(也就是说超出了作用域)。变量的有效作用域从它的定义点开始,到和定义变量之前最邻近的开括号配对的第一个闭括号。也就是说,作用域由变量所在的最近一对括号确定。

全局变量:

全局变量是在所有函数体的外部定义的,程序的所在部分(甚至其它文件中的代码)都可以使用。全局变量不受作用域的影响,问题可以使用的(也就是说,全局变量的生命期一直到程序的结束)。如果在一个文件中使用extern关键字来声明另一个文件中存在的全局变量,那么这个文件可以使用这个数据。

局部变量:

局部变量出现在一个作用域内,它们是局限于一个函数的。局部变量经常被称为自动变量,因为它们在进入作用域时自动生成,离开作用域时自动消失。关键字auto可以显式地说明这个问题,但是局部变量默认为

auto,所以没有必要声明为auto

寄存器变量

寄存器变量是一种局部变量。关键字register告诉编译器尽可能快地访问这个变量。加快访问速度取决于现实,但是,正如名字所暗示的那样,这经常是通过在寄存器中放置变量来做到的。这并不能保证将变置在寄存器中,甚至也不能保证提高访问速度。这只是对编译器的一个暗示。

使用register变量是有限制的。不可能得到或计算register 变量的地址。register变量只能在一个块中声明(不可能有全局的或静态的register变量)。然而可以在一个函数中(即在参数表中)使用register变量作为一个形式参数。

一般地,不应当推测编译器的优化器,因为它可能比我们做得更好。因此,最好避免使用关键字register

静态变量

关键字static有一些独特的意义。通常,函数中定义局部变量在函数中作用域结束时消失。当再次调用这个函数时,会重新创建变量的存储空间,其值会被重新初始化。如果想使局部变量的值在程序的整个生命期里仍然存在,我们可以定义函数的局部变量为static(静态的),并给它一个初始化。初始化只在函数第一次调用时执行,函数调用之间变量的值保持不变,这种方式,函数可以记住函数调用之间的一些信息片断。

我们可能奇怪为什么不使用全局变量。static变量的优点是在函数范围之外它是不可用的,所以它不可能被轻易改变。这会使错误局部化。

外部变量

extern告诉编译器存在着一个变量和函数,即使编译器在当前的文件中没有看到它。这个变量或函数可能在一个文件或者在当前文件的后面定义。例如extern int i;编译器会知道i肯定作为全局变量存在于某处。当编译器看到变量i的定义时,并没有看到别的声明,所以知道它在文件的前面已经找到了同样声明的i

常量

const告诉编译器这个名字表示常量,不管是内部的还是用户定义的数据类型都可以定义为const。如果定义了某对象为常量,然后试图改变它,编译器将会产生错误。在C++中一个const必须有初始值。

volatile变量

限定词const告诉编译器这是不会改变的(这就是允许编译器执行额外的优化);而限定词volatile则告诉编译器不知道何时变化,防止编译器依据变量的稳定性作任何优化。

参考《Thinking in C++》第一卷第三章

 ——————————————————————————————————————

Static 作用详述

1.先来介绍它的第一条也是最重要的一条:隐藏

     当我们同时编译多个文件时,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。为理解这句话,我举例来说明。我们要同时编译两个源文件,一个是a.c,另一个是main.c.

下面是a.c的内容:

char a = 'A'; // global variable
void msg()
{
printf("Hello\n");
}

下面是main.c的内容:

int main(void)
{
extern char a; // extern variable must be declared before use
printf("%c ", a);
(void)msg();
return 0;
}

程序的运行结果是:

A Hello

     你可能会问:为什么在a.c中定义的全局变量a和函数msg能在main.c中使用?前面说过,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见 性,其它的源文件也能访问。此例中,a是全局变量,msg是函数,并且都没有加static前缀,因此对于另外的源文件main.c是可见的。

如果加了static,就会对其它源文件隐藏。例如在a和msg的定义前加上 static,main.c就看不到它们了。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量,而不必担心命名冲突。Static可以用作函数和变 量的前缀,对于函数来讲,static的作用仅限于隐藏,而对于变量,static还有下面两个作用。

2. static的第二个作用是保持变量内容的持久

     存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和static变量,只不过和 全局变量比起来,static可以控制变量的可见范围,说到底static还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见,但我还是举一个例子。

#include <stdio.h>
int fun(void){
static int count = 10; // 事实上此赋值语句从来没有执行过
return count--;
}
int count = 1;
int main(void)
{
printf("global\t\tlocal static\n");
for(; count <= 10; ++count)
printf("%d\t\t%d\n", count, fun());
return 0;
}

程序的运行结果是:

global local static
1  10
2   9
3   8
4   7
5   6
6   5
7   4
8   3
9   2
10  1

3. static的第三个作用是默认初始化为0.其实全局变量也具备这一属性,因为全局变量也存储在静态数据区

     在静态 数据区,内存中所有的字节默认值都是0x00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。比如初始化一个稀疏矩阵,我们可以一个一个地把所有元素都置0, 然后把不是0的几个元素赋值。如果定义成静态的,就省去了一开始置0的操作。再比如要把一个字符数组当字符串来用,但又觉得每次在字符数组末尾加‘\0’ 太麻烦。如果把字符串定义成静态的,就省去了这个麻烦,因为那里本来就是‘\0’。不妨做个小实验验证一下。

#include <stdio.h>
int a;
int main(void)
{
int i;
static char str[10];
printf("integer: %d; string: (begin)%s(end)", a, str);
return 0;
}

程序的运行结果如下integer: 0; string: (begin)(end)

最后对static的三条作用做一句话总结。首先static的最主要功能是隐藏,其次因为static变量存放在静态存储区,所以它具备持久性和默认值0.

4. 用static声明的函数和变量小结

static 声明的变量在C语言中有两方面的特征:

 

 

1)、变量会被放在程序的全局存储区中,这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是它与堆栈变量和堆变量的区别。
2)、变量用static告知编译器,自己仅仅在变量的作用范围内可见。这一点是它与全局变量的区别。

 
Tips:
A.若全局变量仅在单个C文件中访问,则可以将这个变量修改为静态全局变量,以降低模块间的耦合度;
B.若全局变量仅由单个函数访问,则可以将这个变量改为该函数的静态局部变量,以降低模块间的耦合度;
C.设计和使用访问动态全局变量、静态全局变量、静态局部变量的函数时,需要考虑重入问题;
    D.
如果我们需要一个可重入的函数,那么,我们一定要避免函数中使用static变量(这样的函数被称为:带内部存储器功能的的函数)
      E.
函数中必须要使用static变量情况:比如当某函数的返回值为指针类型时,则必须是static的局部变量的地址作为返回值,若为auto类型,则返回为错指针。

    函数前加static使得函数成为静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式,而是指对函数的作用域仅局限于本文件(所以又称内部函数)。使用内部函数的好处是:不同的人编写不同的函数时,不用担心自己定义的函数,是否会与其它文件中的函数同名。

扩展分析:

      术语static有着不寻常的历史.起初,在C中引入关键字static是为了表示退出一个块后仍然存在的局部变量。随后,staticC中有了第二种含义:用来表示不能被其它文件访问的全局变量和函数。为了避免引入新的关键字,所以仍使用static关键字来表示这第二种含义。最后,C++重用了这个关键字,并赋予它与前面不同的第三种含义:表示属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数(Java中此关键字的含义相同)

全局变量、静态全局变量、静态局部变量和局部变量的区别

变量可以分为:全局变量、静态全局变量、静态局部变量和局部变量。


         

存储区域分,全局变量、静态全局变量和静态局部变量都存放在内存的静态存储区域,局部变量存放在内存的栈区
         
作用域分,  全局变量在整个工程文件内都有效;静态全局变量只在定义它的文件内有效;静态局部变量只在定义它的函数内有效,只是程序仅分配一次内存,函数返回后,该变量不会消失;局部变量在定义它的函数内有效,但是函数返回后失效

    全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static 就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式, 静态全局变量当然也是静态存储方式。 这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别虽在于非静态全局变量的作用域是整个源程序, 当一个源程序由多个源文件组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 而静态全局变量则限制了其作用域, 即只在定义该变量的源文件内有效, 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用, 因此可以避免在其它源文件中引起错误。

从以上分析可以看出, 把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域 限制了它的使用范围。

static 函数与普通函数作用域不同。仅在本文件。只在当前源文件中使用的函数应该说明为内部函数(static),内部函数应该在当前源文件中说明和定义。对于可在当前源文件以外使用的函数,应该在一个头文件中说明,要使用这些函数的源文件要包含这个头文件

static全局变量与普通的全局变量有什么区别:static全局变量只初始化一次,防止在其他文件单元中被引用;
static局部变量和普通局部变量有什么区别:static局部变量只被初始化一次,下一次依据上一次结果值;

    static
函数与普通函数有什么区别:static函数在内存中只有一份,普通函数在每个被调用中维持一份拷贝
    
全局变量和静态变量如果没有手工初始化,则由编译器初始化为0。局部变量的值不可知。

——————————————————————————————————————

 C++static有两种用法:面向过程程序设计中的static和面向对象程序设计中的static。前者应用于普通变量和函数,不涉及类;后者主要说明static在类中的作用。

一、面向过程设计中的static

1、静态全局变量

在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下: 

//Example 1

#include <iostream.h>

void fn();

static int n; //定义静态全局变量

void main()

{

 n=20;

 cout<<n<<endl;

 fn();

}

void fn()

{

 n++;

 cout<<n<<endl;

}

静态全局变量有以下特点:  

·                                

该变量在全局数据区分配内存;  

·                                

 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化);  

·                                

 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的;   

静态变量都在全局数据区分配内存,包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序,在内存中的分布情况如下图:
   

代码区

全局数据区

堆区

栈区

  一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现,Example 1中的代码中将 

 static int n; //定义静态全局变量

改为 

 int n; //定义全局变量

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"static函数与普通函数有什么区别:static函数在内存中只有一份,普通函数在每个被调用中维持一份拷贝使"?? 是不是说static函数中的所有变量是static中???? 那多线程编程是不是会很危险???
2010/06/12 11:16
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谢谢了,学一点是一点.
2010/06/12 10:58
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