关于变量生存周期和静态局部变量的内容

by admin on 2020年1月17日

1.变量生存周期

①关于变量存储的内存分布

C语言把保存所有变量的数据区分为动态存储区和静态存储区。动态存储区使用堆栈来管理的,适合函数动态分配与回收存储单元。而静态存储区相对固定,管理比较简单,食欲存放全局变量和静态变量。在静态存储区中,除了全局变量外,还有另外一种特殊的局部变量–静态局部变量。它存放在静态存储区,不会像普通的局部变量那样因为函数调用结束而被系统回收,它的生命周期会持续到程序结束。由于存储单元被保留,一旦含有静态局部变量的函数被再次调用,则静态局部变量会被重新激活,上一次函数调用后的值仍然保存着,可以供本次调用继续使用。静态变量定义格式:static
类型名 变量表 static double f =1;

局部变量又称为自动变量。自动变量如果没有赋初值,其存储单元中将是随机值。就静态变量而言,如果定位时没有赋初值,系统自动赋0,并且赋初值只在函数第一次调用时起作用,以后调用都按前一次调用保留的值使用。这是因为静态局部变量的生存周期始于函数的第一次调用,贯穿于整个程序,当函数第一次调用时,静态局部变量的内存单元得以分配,赋以处置,而函数被再次调用时,此静态局部变量已经存在,计算机不会为它分配单元,赋初值也不再发生。但静态局部变量受变量作用范围限制,不能作用于其他函数。

静态变量(静态局部变量,静态全局变量)和全局变量都位于静态存储区,他们的共同特点是生存周期贯穿于真个程序执行过程。区别在于作用范围不同,全局变量可作用于所有的函数,静态变量只能用于所定义的函数。

引言:包括百度、中兴在内的很多公司都曾在笔试面试中出过下面题目

   
 一旦在程序中定义变量,计算机在执行过程中就会根据变量的类型分配相应的内存单元供变量保存数据。

  • 问题:全局变量和局部变量在内存中是否有区别?如果有,是什么区别?

  • 解析:有区别。全局变量保存在内存的全局存储区中,占用静态的存储单元;局部变量保存在栈中,只有在所在函数被调用时才动态地为变量分配存储单元。

   
只有当函数被调用时,其形参和局部变量才被分配相应存储单元,一旦调用结束,相应的存储单元由系统收回。由于这种特性,局部变量还被称为自动变量。

区分三种变量的特点,如果只看声明位置和访问范围,肯定不够深刻的,需要进一步理解在内存中的不同。所以,这里我们来复习总结一下三种变量的特点,区分巩固基础知识。

澳门新葡亰信誉平台游戏 ,变量从定义开始分配存储单元,到运行结束存储单元被回收,整个过程称为变量生存周期。

1. 全局变量

2.变量存储的内存分布

1.1 全局变量
  • 函数外面声明
  • 可以跨文件访问
  • 可以在声明时赋上初始值
  • 如果没有赋初始值,系统自动赋值为0
  • 存储位置:既非堆,也非栈,而是专门的【全局(静态)存储区static】!

注意

例如,我们在A类中声明和定义一个全局变量lastNum,类似如下

float lastNum;//仅声明
float lastNum = 10.0;//声明和定义

    由于自动变量和全局变量的生存周期不同,为了便于计算机存储管理,C语言把保存所有变量的数据区分为动态存储区(使用堆栈进行管理),静态存储区(相对固定,管理较简单)。用户存储区包括程序区和数据区,程序代码和数据变量是分开存放的。

1.2 关于extern关键字

要注意的是,全局变量可以在许多地方声明
extern,但定义(赋初值)只能一次。而上面的代码既声明,也定义了一个全局变量lastNum。其中,定义的时候并不需要extern专门来修饰。倒是在其他不需要定义该全局变量的地方,需要extern来修饰该全局变量,声明要调用外部变量了。

用法1

  • 我们在B类想调用A类中声明和定义的全局lastNum时,并且B类也没有导入A类,这时,需要在B类中做extern float lastNum;这样声明。这样就告诉系统,我要访问其他文件中定义的这个全局变量了。注意点:此时,B类通过extern调用A类声明的全局变量时,B类中并不需要导入A类,例如类似import A.h等等

A.m 中声明全局变量

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B.m 中extern并调用全局变量

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用法2.

  • 我们在A.m文件中声明和定义的全局lastNum时,同时在A.h文件中做extern float lastNum;这样的声明。在需要在B类中导入A类头文件,就不需要在B类中专门做extern float lastNum;这样的声明了。这样就告诉系统,其它访问A文件中定义的这个全局变量了,导入A类即可使用。

A.m 中声明全局变量

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A.h中extern全局变量

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B.m中importA.m类并调用全局变量

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举例说明:

2. 静态变量

  • 函数外面 或 内部声明(即可修饰原全局变量亦可修饰原局部变量)
  • 仅声明该变量的文件可以访问
  • 可以在声明时赋上初始值
  • 如果没有赋初始值,系统自动赋值为0
  • 存储位置:既非堆,也非栈,而是专门的【全局(静态)存储区static】!

static float lastNum;
static float lastNum = 10.0;
#include <stdio.h>

int x;
int f();

int main(void){
    int a=1;

    x=a;
    a=f();

    printf("%d%d",x,a);

    retirn 0;

} 

int f(){
    int y=4;

    return y;
}

3. 局部变量(自动变量)

  • 函数内部声明
  • 仅当函数执行时存在
  • 仅在本文件本函数内可访问
  • 存储位置:自动保存在函数的每次执行的【栈帧】中,并随着函数结束后自动释放,另外,函数每次执行则保存在【栈】中

- (float)caculateResult{
 float a = 1.0;
 float b = 2.0;
 return a + b;
}

用表格进行示意:

4. 内存分区

堆和栈首先要清楚的是程序对内存的使用分为以下几个区:

  • 栈区(stack):由编译器自动分配和释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。
  • 堆区(heap):一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收。与数据结构中的堆是两码事,分配方式类似于链表。
  • 全局区(static):全局变量和静态变量存放在此。
  • 文字常量区:常量字符串放在此,程序结束后由系统释放。
  • 程序代码区:存放函数体的二进制代码。
程序区: 主函数 f()
数据区: 静态存储区: 全局变量:x
静态局部变量
动态存储区: main()变量区:a
f()变量区:y

5. 后面的话

  • 与全局变量相比,静态变量存储位置一样,声明位置如果也一样(函数外部),静态变量这时跟全局变量有什么区别?就是为了限制访问范围,静态变量仅当前声明该变量文件里面的代码可以访问。而全局变量可以同一工程跨文件访问,可能会引起严重的混淆问题。
  • 区分:内存结构(计算机系统原理)里面的【堆】跟数据结构(算法与数据结构)里面的【堆】是两回事

注:自带的表格我要吐槽!话说怎么插入图片啊,还http开头的,我又不是从网上找图片。看官,如果看到了帮个忙。

6. 拓展阅读

  • 进一步理解函数调用与内存中的栈与栈帧之间的关系,可以阅读
    http://www.jianshu.com/p/e7a22923867f
  • 进一步理解内存的分区,包括堆,栈,全局区等等,可以阅读
    http://www.jianshu.com/p/a4335855154e

3.静态变量:

    其生存周期持续到程序结束。由于存储单元被保留,一旦含有静态局部变量的函数被再次调用,则静态局部变量会被重新激活,上次的值依旧保留。

静态变量的定义的格式:

static  类型名 变量表

举个例子:

#include <stdio.h>

int x;
int f();

int main(void){
    int a=1,i;

    x=a;

    for(i=1;i<5;i++)
      a=f();

    printf("我果然%d到不行.",a);

    return 0;

} 

int f(){
    static int y=6;
    y=y*10+6; 
    return y;
}

y即为静态局部变量。

    使用静态变量的注意点:如果未赋值,自动赋值为0。若赋过值,只在函数第一次调用时起作用。

    静态函数与全局函数的异同:它们的生存周期都贯穿程序执行过程。区别在作用范围不同,全局可作用于所有函数,而静态只作用于其定义的函数。

   
写了博客,概念透彻不少。我果然勤学善思,好闻成才澳门新葡亰信誉平台游戏 6

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