7.7 變量的存儲類別、作用域及生存期
1.變量的存儲類別
在C語言中，有兩類存儲類別：自動類別及靜態(tài)類別。
有4個與兩種存儲類別有關的說明符：auto(自動)、register(寄存器)、static(靜態(tài))和extern(外部)，這些說明符一般與類型說明一起出現(xiàn)，一般放在類型名的左邊，例如：
auto long I，j;
也可寫成：
long auto I，j;
(1)自動變量：自動變量是C程序中使用最多的一種變量，這種變量的建立和撤消都是在系統(tǒng)中自動進行的。
格式：［auto］數(shù)據(jù)類型 變量名［=初始化表達式］，…；
上面的說明格式中，方括號中是可省略的部分，auto為自動類別標識符，若省略auto,系統(tǒng)缺省的存儲類別也為自動類別。
注意：函數(shù)的形參也為自動類別，在定義時不必加存儲類別標識符。
(2)寄存器變量：寄存器變量與自動變量的性質(zhì)相同，其區(qū)別只在于存儲的位置不同，寄存器變量存儲在CPU的寄存器中，而自動變量存儲在內(nèi)存中的動態(tài)存儲區(qū)，寄存器變量的存取速度要快些。
格式：register數(shù)據(jù)類型，變量名［=初始化表達式］，…；
上面的說明格式中，register為寄存器變量的存儲類別標識符。
說明：
①CPU中寄存器的數(shù)目是有限的，因此只能把少數(shù)的變量說明為寄存器變量；
②寄存器變量是存放在寄存器中的，而不是存放于內(nèi)存中，所以，寄存器變量無地址；
③寄存器變量的說明應盡量放在靠近要使用的地方，用完后盡快釋放，這樣可提高使用效率。
(3)靜態(tài)變量：靜態(tài)類別變量的存儲空間在程序的整個運行期間是固定的。
格式：static數(shù)據(jù)類型 變量名［=初始化表達式］，…；
在上面的說明格式中，static為靜態(tài)變量的存儲類別標識符。
靜態(tài)變量的初始化在編譯時進行，定義時可用常量或表達式進行顯式初始化。對于沒有初始化的靜態(tài)變量，自動初始化為0(整型)或0.0(實型)。
注意：靜態(tài)變量具有可繼承性，這與自動變量有所不同。
(4)外部變量：使用extern可使外部變量使用范圍擴充到需要使用它的函數(shù)。外部變量可作顯式的初始化，若不作初始化，系統(tǒng)將自動地初始化為0或0.0。
格式：［extern］數(shù)據(jù)類型，變量名［=初始化表達式］，…；
上面的說明格式中，extern使外部變量的作用范圍擴大到其他源程序文件中。
注意：局部變量既可以說明為自動類別，也可以說明為靜態(tài)類別；全局變量只能說明為靜態(tài)類別。
2.變量的作用域及生存期
在C語言中，變量必須先說明后使用，在程序中一個已定義的變量的使用范圍就是此變量的作用域。經(jīng)過賦值的變量在程序運行期間能保持其值的時間范圍為該變量的生存期。
(1)局部變量的使用域及生存期
①自動變量的使用域及生存期
自動變量的存儲單元被分配在內(nèi)存的動態(tài)存儲區(qū)，每當進函數(shù)體(或復合語句)時，系統(tǒng)自動為自動變量分配存儲單元，退出時自動釋放這些存儲單元。自動變量的作用域為從定義的位置起，到函數(shù)體(或復合語句)結(jié)束為止。
自動變量在進入到定義它們的函數(shù)體(或復合語句)時生成，在退出所在的函數(shù)體(或復合語句)時消失，這就是自動變量的生存期。
使用自動變量的優(yōu)點是使各函數(shù)之間造成信息分隔，不同函數(shù)中使用同名變量時不會相互影響。
②寄存器變量的使用域及生存期
寄存器變量的使用域及生存期與自動變量相同。
③靜態(tài)存儲類別的局部變量
在函數(shù)體(或復合語句)內(nèi)部，用static說明的變量靜態(tài)存儲類別的局部變量，這種變量的作用域與自動(或寄存器)變量的作用域相同，但是生存期有所不同。
在整個程序運行期間，靜態(tài)局部變量在內(nèi)存的靜態(tài)存儲區(qū)中占據(jù)著永久的存儲單元，甚至在退出函數(shù)后下次再進入函數(shù)時，靜態(tài)局部變量仍使用原來的存儲單元。由于不釋放存儲單元，所以這些存儲單元中的值將會被保留下來。靜態(tài)局部變量的生存期將一直延長到程序運行結(jié)束。
靜態(tài)局部變量適合于在函數(shù)調(diào)用之間必須保留局部變量值的獨立變量。
(2)全局變量的作用域及生存期
全局變量的作用域為從變量定義的位置開始，到整個源程序文件結(jié)束為止。生存期為整個程序的運行期間。
注意：全局變量在整個程序運行期間都占用內(nèi)存空間。全局變量必須在函數(shù)以外定義，因而降低了函數(shù)的通用性，影響函數(shù)的獨立性。使用全局變量時，當全局變量的值意外改變時，會引起副作用，這種錯誤一般難以查找。
①在同一編譯單位內(nèi)用extern標識符來擴展全局變量的作用域
當全局變量定義后，在引用函數(shù)前，應在引用它的函數(shù)中用extern對此全局變量進行說明，以便使編輯程序確定此外部變量已被定義，不必再為它分配存儲單元，此時的作用域從extern說明開始，到此函數(shù)結(jié)束。
注意：全局變量的定義只能出現(xiàn)一次，這時不可使用extern標識符。如果多次引用全局變量，這時必須用extern標識符。
②在不同編譯單位內(nèi)用extern標識符來擴展全局變量的作用域
C語言中的不同函數(shù)可以存放在不同的源程序文件中，每個源程序文件可以單獨進行編譯，進行語法檢查，再生成目標文件，最后用系統(tǒng)提供的連接程序把多個目標文件連接成一個可執(zhí)行程序。
當程序由多個源程序文件組成時，若每個文件中都要引用同一個全局變量，這時如在每個源程序文件中都定義一個所需的同名全局變量，將在連接時產(chǎn)生重復定義錯誤。解決的辦法是在其中一個源程序文件中定義所有全局變量，而在其他用到全局變量的源程序文件中用extern對這些變量進行說明，以表明它們已在其他編譯單元中被定義。
③靜態(tài)全局變量
當用static標識符說明全局變量時，全局變量為靜態(tài)全局變量。靜態(tài)全局變量只能在定義它的源程序文件中使用，不能被其他源程序文件使用。