原创 变量存储类型

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前面我们说了，声明变量时用如下类似的形式：
        int num;
        float total;
        
    它们都没有存储类型修饰符，我们在声明时也可以通过存储类型修饰符来告诉编译器将要处理什么类型的变量。存储类型有以下四种：自动(auto)、静态(static)、外部(extern)、寄存器(regiser)。
    1.自动存储类型
        自动存储类型修饰符指定了一个局部变量为自动的，这意味着，每次执行到定义该变量的语句块时，都将会为该变量在内存中产生一个新的拷贝，并对其进行初始化。实际上，如果不特别指明，局部变量的存储类型就默认为自动的，因此，加不加auto都可以。
            main()
            {
                auto int num=5;
                printf(%d\n,num);
            }
        在这个例子中，不论变量num的声明是否包含关键字auto，代码的执行效果都是一样的。函数的形式参数存储类型默认也是自动的。
        
    2.静态存储变量
        前面已经使用了static关键字，但是对于局部变量，静态存储类型的意义是不一样的，这时，它是和自动存储类型相对而言的。静态局部变量的作用域仍然近局限于声明它的语句块中，但是在语句块执行期间，变量将始终保持它的值。而且，初始化值只在语句块第一次执行是起作用。在随后的运行过程中，变量将保持语句块上一次执行时的值。看下面两个对应的程序：

           /*1.C*/                              /*2.C*/
          int add();                           int add();

          main()                               main()
          {                                    {
              int result;                          int result;
              result=add()                         result=add();
              printf(%d ,result);                printf(%d ,result);
              result=add();                        result=add();
              printf(%d ,result);                printf(%d ,result);
              result=add();                        result=add();
              printf(%d,result);                 printf(%d,result);
          }                                    }

          int add()                            int add()
          {                                    {
              int num=50;                          static int num=50;
              num++;                               num++;
              return num;                          return num;
          }                                    }

    上面两个源文件，只有函数add()里的变量声明有所不同，一个是自动存储类型，一个是静态存储类型。
    对于1.C文件，输出结果为51 51 51；这很好理解，每次初始值都是50，然后加1上来。
    对于2.C文件，输出结果为51 52 53；这是由于变量是静态的，只在第一次初始化了50，以后都是使用上次的结果值。当第一次调用add()时，初始化为50，然后加1，输出为51；当第二次调用时，就不初始化了，这时num的值为上次的51，然后加1，输出52；当第三次调用时，num为52，加1就是53了。
    比较就会发现它们的不同之处了。静态变量在下一节要说的递归函数中经常使用到。
    当第一次不指明静态变量的初始值时，默认为0。
 
    下面举一个例子，把我们说到的静态变量理解一下。
    求1+2+……+100的值

         void add();
         int result;

         main()
         {
             int i;
             result=0;
             for(i=0;i<100;i++) add();
             printf(%d\n,result);
         }

         void add()
         {
             static int num=0;
             num++;
             result+=num;
         }

        add()函数被调用了100次，num的值从1一直变到100，这样就可以求出它们的和了。如果写成int num=0;那就是求1+1+……+1这100个1的值了。
        实际上类似的这类问题我们可以通过递归函数来解决，什么是递归，我们下一节介绍。
    3.外部存储类型
        外部存储类型声明了程序将要用到的、但尚未定义的外部变量。通常，外部存储类型都是用于声明在另一个转换单元中定义的变量。下面举一个例子，这个例子包括两个文件。

             /*1.C*/
            void a();

            main()
            {
                extern int num;
                a();
                printf(%d\n,num);
            }

             /*2.C*/
            int num;

            void a()
            {
                num=5;
            }

        
        这两个程序是分别编译的，然后连接成一个执行文件。具体如何操作，可以查看一些手册，这儿我简单说了一下。把上面两个文件都编译好后，再制作一个.prj文件，里面的内容是：
            1.c
            2.c
        只有这两行，这可在编辑状态下写成，存盘，取名为1.prj。
        然后选择project选项，选择project name，填入1.prj文件名，按F9后，即可生成1.exe文件。
        
        main()函数中变量num是在另一个文件中定义的。因此，当编译器编译1.c时，无法确定该变量的地址。这时，外部存储类型声明告诉编译器，把所有对num的引用当作暂且无法确定的引用，等到所有便宜好的目标代码连接成一个可执行程序模块时，再来处理对变量num的引用。
        外部变量的声明既可以在引用它的函数的内部，也可以在外部。如果变量声明在函数外部，那么同一转换单元内的所有函数都可以使用这个外部变量。反之，如果在函数内部，那么只有这一个函数可以使用该变量。
        
        前面说了文件作用域的问题，如果在声明全局变量时，加上static修饰符，那么该变量只在当前文件内可见，而extern又可以引用其它文件里的变量。所以在一个大型程序中，每个程序员只是完成其中的一小块，为了让自己的变量不让其他程序员使用，保持一定的独立性，经常在全局变量前加static。我们可以这样来说明一下：
        还是上面的两个文件，现在再增加一个文件3.c，内容为：

            static int num;
 
            void a()
            {
                num=6;
            }

        把1.prj文件后面加上3.c 这样，我们生成的1.exe文件，执行时输出是5，而不是6。因为3.c文件的num变量增加了文件作用域，在其他文件中是无法使用它的。
    4.寄存器存储类型
        被声明为寄存器存储类型的变量，除了程序无法得到其地址外，其余都和自动变量一样。至于什么是变量地址，以后说指针时会详细介绍。

            main()
            {
                register int num;
                num=100;
                printf(%d,num);
            }
       
    使用寄存器存储类型的目的是让程序员指定某个局部变量存放在计算机的某个硬件寄存器里而不是内存中，以提高程序的运行速度。不过，这只是反映了程序员的主观意愿，编译器可以忽略寄存器存储类型修饰符。
    寄存器变量的地址是无法取得的，因为绝大多数计算机的硬件寄存器都不占用内存地址。而且，即使编译器忽略寄存器类型修饰符把变量放在可设定地址的内存中，我们也无法取地址的限制仍然存在。
    要想有效的利用寄存器存储类型，必须象汇编语言程序员那样了解处理器的内部构造，知道可用于存放变量的寄存器的数量和种类，以及他们是如何工作的。但是，不同计算机在这些细节上未必是一样的，因此对于一个可移植的程序来说，寄存器存储类型的作用不大。特别是现在很多编译器都能提供很好的优化效果，远比程序员来选择有效的多。不过，寄存器存储类型还是可以为优化器提供重要的参考。一、栈
    在说函数递归的时候，顺便说一下栈的概念。
    栈是一个后进先出的压入(push)和弹出(pop)式数据结构。在程序运行时，系统每次向栈中压入一个对象，然后栈指针向下移动一个位置。当系统从栈中弹出一个对象时，最近进栈的对象将被弹出。然后栈指针向上移动一个位置。程序员经常利用栈这种数据结构来处理那些最适合用后进先出逻辑来描述的编程问题。这里讨论的程序中的栈在每个程序中都是存在的，它不需要程序员编写代码去维护，而是由运行是系统自动处理。所谓的系统自动维护，实际上就是编译器所产生的程序代码。尽管在源代码中看不到它们，但程序员应该对此有所了解。
    再来看看程序中的栈是如何工作的。当一个函数(调用者)调用另一个函数(被调用者)时，运行时系统将把调用者的所有实参和返回地址压入到栈中，栈指针将移到合适的位置来容纳这些数据。最后进栈的是调用者的返回地址。当被调用者开始执行时，系统把被调用者的自变量压入到栈中，并把栈指针再向下移，以保证有足够的空间存储被调用者声明的所有自变量。当调用者把实参压入栈后，被调用者就在栈中以自变量的形式建立了形参。被调用者内部的其他自变量也是存放在栈中的。由于这些进栈操作，栈指针已经移动所有这些局部变量之下。但是被调用者记录了它刚开始执行时的初始栈指针，以他为参考，用正或负的偏移值来访问栈中的变量。当被调用者准备返回时，系统弹出栈中所有的自变量，这时栈指针移动了被调用者刚开始执行时的位置。接着被调用者返回，系统从栈中弹出返回地址，调用者就可以继续执行了。当调用者继续执行时，系统还将从栈中弹出调用者的实参，于是栈指针回到了调用发生前的位置。
    可能刚开始学的人看不太懂上面的讲解，栈涉及到指针问题，具体可以看看一些数据结构的书。要想学好编程语言，数据结构是一定要学的。