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浓贝
4 years ago
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1 在第 2 章中已经对 C 语言变量的声明定义及初始化进行了介绍, 并简单介绍了 C 语言变量的作用域, 本章将对变量的存储方式进行详细的介绍, 不同存储方式的变量有不同的生命期, 作用域也各不相同通过对 C 语言变量存储方式的介绍, 使更加深入的了解 C 语言变量的作用域的工作原理本章讲述的知识点包括 : C 语言变量的生存期和作用域 ; C 语言局部变量与全局变量 ; C 语言变量的存储方式 3.1 变量的生存期和作用域在 C 语言程序设计中, 变量具有两个属性, 即生存期和作用域在程序执行时, 所有的变量都有有限的生存期它们从被声明的那一刻起存在, 并在某一刻消失, 最迟在程序结束时消失变量的作用域决定了程序中的哪些语句可以使用它, 换句话说, 就是变量在程序其他部分的可见性通常, 变量的作用域都是通过它在程序中的位置隐式说明的本节将详细介绍变量的生存期和作用域变量的生存期变量可以在某特定的时刻被创建, 或在不再需要时被删除在创建和删除之间所经过的时间, 被称为变量的生存期变量只有在生存期中才被分配 ( 占用 ) 内存, 也就是说, 只要变量存在, 在变量中存储的值就不会丢失当变量被删除之后, 它所占用的内存单元被标记为空闲, 供创建其他变量时使用, 这保证了内存空间的有效使用在 C 语言中, 变量的生存期有两种 : 全局生存期和动态生存期 1. 全局生存期全局生存期指变量在程序运行一开始就被建立, 而在程序运行结束后才从内存中删除具有全程生存期的变量是全局变量和静态变量, 具有全局生存期的变量存储在程序的静态数据存储区中例如 : static int a; 具有全局生存期的变量在定义时如有初始化, 则初始化在程序刚开始运行建立静态数

2 第 1 篇 C 语言编程基础据区时会被执行一次, 以后再也不会执行初始化操作注意 : 具有全局生存期的变量在定义时如果没有初始化, 则初值自动为 0( 上例中的 a 被自动赋值为 0) 2. 动态生存期变量在程序运行过程中, 因需要使用才建立, 而使用结束就被删除具有动态生存期的变量有局部自动变量和寄存器变量, 具有动态生存期的变量存储在程序的动态数据区中 void f() int a=0; 对于复合语句中定义的 auto 型的局部变量, 每当程序运行至该语句时, 就会在动态数据区建立这些局部变量的存储空间, 而一旦程序流程离开该复合语句时, 该复合语句中的局部变量将被系统从内存中删除例如 : for(int i=1,i<10,i++) int a=0;. 具有动态生存期的变量未初始化时, 初值为一随机数 ( 一般动态生存期的变量在定义的时候同时被初始化 ) 动态生存期的变量在定义时如有初始化, 则每当程序创建该变量时都会执行初始化下面举例说明变量的生存期在程序中的体现例 3-1 使用 for 循环连续打印变量值, 目的是为了说明全程生存期和动态生存期的区别代码 3-1 全程生存期和动态生存期的体现 01 #include <stdio.h> 02 void fun() int a =0; // 自动局部变量 a 05 static int c; // 静态局部变量 c 06 a++; //a 执行自加操作 07 c++; //c 执行自加操作 08 printf("%d,%d,",a,c); // 打印 a 和 c 的值 int main() int i; 13 for(i=1;i<=4;i++) // 连续 4 次调用函数 fun() 14 fun(); 15 return 0; 16 58

3 运行结果如下 : 1,1,1,2,1,3,1,4 代码 3-1 中, 由于 a 为动态生存期变量, 所以每次调用函数 fun() 时都要进行初始化, 故每次输出都是 1 而 c 为全局生存期变量, 所以只是在第一次调用函数 fun() 时进行初始化, 在接下来对函数 fun() 的调用中,c 的值为上次函数结束时的值注意 : 除了上述两种生存期变量之外, 还有一种变量, 它可以随时创建随时删除创建和删除是程序员用内存操作函数进行的, 在介绍指针时将对这种变量进行介绍变量的作用域变量的作用域是变量的有效范围或者变量在程序中的可见性变量定义的位置决定了变量的作用域在 C 语言中, 变量的作用域包括局部作用域全局作用域和文件作用域 3 种 1. 全局作用域对于具有全局作用域的变量, 可以在程序的任何位置访问它们当一个变量是在所有函数的外部声明, 也就是在程序的开头声明时, 那么这个变量就是全局变量例如 : int a; void f1() a++; int main() f1; printf("%d",a); 在上面的例子中, 由于整型变量 a 定义在 main() 函数和 f1() 函数之前, 因此在函数 main() 和 f1() 函数中都可以访问它 2. 局部作用域变量在复合语句内部或者函数内部声明, 无法被复合语句外或者其他函数的代码所访问例如 : int main() int a; 59

4 第 1 篇 C 语言编程基础 int b; 在上面的例子中, 整型变量 a 在主函数内声明, 因此主函数之外的代码都无法访问整型变量 b 在主函数内的复合语句中声明, 在复合语句外的代码无法访问 3. 文件作用域变量仅在声明它的源代码文件中可见, 一般用 static 修饰符指定变量具有文件作用域例如 : static int a; void f1() a++; int main() f1; printf("%d",a); 在上面的例子中, 整型变量 a 的作用域局限在声明它的源代码文件中由于前面提到的大多数程序都只有一个源代码文件, 所以这种写法没有实际意义但是在程序设计中, 一个工程不是由一个人完成, 也不只有一个文件, 这就很难避免使用一样的全局变量名为了不同程序文件中各自的变量和函数互不干扰, 可以使用 static 修饰符, 使不同的代码文件中的全局变量互不可见注意 : 本节中介绍的生存期和作用域是两个完全不同的概念生存期是指时间概念, 指变量从建立到删除的时间作用域是空间概念, 指变量在程序中的可见性生存期是整个程序的变量, 作用域不一定是整个程序例如 static int a, 生存期是整个全局生存期, 但是作用域是文件作用域, 局限于变量所在文件的代码可以访问它 3.2 局部变量与全局变量在前面章节中, 已经讲过变量的作用域, 包括全局作用域和局部作用域,C 语言中所有的变量都有自己的作用域变量声明的位置不同, 其作用域也不同, 因此,C 语言中的变量可以分为局部变量和全局变量局部变量 60 在 C 语言中, 变量的作用域只在一定范围内有效, 称之为局部变量在以下各位置定

5 义的变量均属于局部变量在函数体内定义的变量, 变量的作用域局限于函数体内 ; 在复合语句内定义的变量, 变量的作用域局限于复合语句内 ; 有参函数的形参也是局部变量, 变量的作用域只在其所在的函数范围内有效图 3.1 简单说明了这 3 种局部变量及其作用域 int f1(int x) int i; x,i 作用域 int f2(int x,int y) int i; int j; int main() j 作用域 x,y,i 作用域 int a; a 作用域图 3.1 局部变量及其作用域如图 3.1 所示, 函数 f1() 内声明的局部变量 i 作用域局限于 f1() 的函数体内函数 f2() 内声明的局部变量 i 作用域局限于 f2() 的函数体内 f1() 的形参 x 和 f2() 的形参 x 和 y, 它们的作用域分别是 f1() 和 f2() 的函数体 f2() 的复合语句体中声明的局部变量 j 的作用域局限于复合语句体内 main() 函数中的 x 作用域也只局限于 main() 函数体内由此可见, 不同函数中和不同的复合语句中可以定义 ( 使用 ) 同名变量因为它们作用域不同, 程序运行时在内存中占据不同的存储单元, 各自代表不同的对象, 所以它们互不干预, 即同名, 不同作用域的变量是不同的变量局部变量所在的函数被调用或执行时, 系统临时给相应的局部变量分配存储单元, 一旦函数执行结束, 则系统立即释放这些存储单元所以在各个函数中的局部变量起作用的时刻是不同的注意 : 主函数 main() 中定义的变量, 只能在主函数中使用, 其他函数不能使用同时, 主函数中也不能使用其他函数中定义的局部变量, 因为主函数也是一个函数, 与其他函数是平行关系这一点与其他语言不同, 应予以注意 61

6 第 1 篇 C 语言编程基础例 3-2 该例详细说明局部变量的用法, 这是一个方程式计算的例子代码 3-2 计算方程式 y=x*x+2x+1 01 #include <stdio.h> 02 int calculate(int x) // 形参类局部变量定义 int m = x*x; // 函数内部定义的局部变量 m 05 int n = 2*x; // 函数内部定义的局部变量 n 06 int y = m +n +1; // 函数内部定义的局部变量 y 07 return y; int main(int argc, char* argv[]) int x,y; 12 printf("please input num :\n"); 13 scanf("%d",&x); 14 y = calculate(x); // 函数调用计算方程式结果 15 printf("result is %d",y); 16 return 0; 17 运行结果如下 : please input num : 5 ( 回车 ) result is 36 代码 3-2 的第 2 行定义了函数 int calculate(), 并在函数内部定义了 3 个局部变量 m n y, 它们的作用范围只是在 calculate() 函数内部第 14 行在 main() 函数中调用了计算结果全局变量与局部变量不同, 全局变量是在函数之外定义的变量 ( 所有函数前各个函数之间所有函数后 ) 全局变量的作用域为从定义全局变量的位置起到本源程序结束为止如图 3.2 所示, 简单说明了全局变量及其作用域如图 3.2 所示, 全局变量 a b 和 c 由于在程序中定义的位置不同, 其作用域也不同在函数 f1() f2() 和 main() 中都可以使用变量 a, 在函数 f2() 和 main() 中可以使用变量 b, 而变量 c 只能在 main() 函数中使用全局变量是程序中各个函数之间沟通的桥梁如果在程序文件的开始定义全局变量 ( 如图 3.2 中的变量 a), 则文件中的所有函数 ( 如 f1() f2() 和 main()) 都可以使用全局变量的值因此, 如果在一个函数中改变了全局变量 a 的值, 就能影响到使用全局变量的其他函数例 3-3 通过改写代码例 3-2 来说明全局变量的用法 62 代码 3-3 计算方程式 y=x*x+2x+1 01 #include <stdio.h> 02 int result; // 定义全局变量 result 03 int calculate(int x) // 形参类局部变量定义 04

7 int a=1; int f1(int x) int i; int b; int f2(int x,int y) int i; 全局变量 int j; b++; c 作用域全局变量 b 作用域 int c; int main() int a; b++; c++; 全局变量 c 作用域图 3.2 全局变量及其作用域 05 int m = x*x; // 函数内部定义的局部变量 m 06 int n = 2*x; // 函数内部定义的局部变量 n 07 result = m +n +1; // 改变全局变量 result 的值 08 return 0; int main(int argc, char* argv[]) int x,y; 13 printf("please input num:\n"); 14 scanf("%d",&x); 15 calculate(x); // 函数调用计算方程式结果 16 printf("result is%d",result); // 输出已经改变了的全局变量 result 的值 17 return 0; 18 运行结果如下 : 63

8 第 1 篇 C 语言编程基础 please input num: 5 ( 回车 ) result is 36 代码 3-3 与代码 3-2 不同的是, 在程序开始第 2 行定义了全局变量 result, 计算方程式的结果不是通过返回值获得的, 而是通过 result 获得的全局变量特别适用于需要从被调函数获得一个以上返回值的情况, 因为函数的返回值只有一个, 所以要获得多个返回值, 就可以通过全局变量来传递注意 : 应尽量少使用全局变量, 过多地使用全局变量会造成程序的不清晰在引用全局变量时, 如果使用 extern 声明全局变量, 可以扩大全局变量的作用域, 对于单文件, 扩大到整个源文件, 对于多源文件, 可以扩大到其他源文件 extern 声明将在后面详细介绍变量的屏蔽效果在 C 语言中, 如果在同一个源文件中, 外部变量与局部变量同名, 则在局部变量的作用范围内, 外部变量被屏蔽, 即它不起作用, 这种情况称为变量的屏蔽例 3-4 该例通过实现求两个整数之和, 说明变量的屏蔽代码 3-4 两个整数求和 01 int a=2,b=3; //a,b 为全局变量, 作用域在 add() 函数和 main() 函数内 02 int add(int a,int b) //a,b 为局部变量, 作用域在 add() 函数内 int c; //c 为局部变量, 作用域在 add() 函数内 05 c=a+b; 06 return(c); // 返回 c 的值 int main() int c; //c 为局部变量, 作用域在 main() 函数内 11 int a=10; //a 为局部变量, 作用域在 main() 函数内, 屏蔽全局变量 a 12 c= add(a,b); // 调用函数 add(), 使用的 b 为全局变量 13 printf("%d\n",c); // 输出求得的和 14 运行结果如下 : 13 在代码 3-4 中, 第 1 行定义了全局变量 a 和 b, 第 2 行中形参 a 和 b 是局部变量, 它们的值通过函数调用由实参传给形参, 全局变量 a 和 b 在 add() 函数中不起作用第 11 行定义了局部变量 a 并初始化, 因此全局变量 a 在 main() 函数内不起作用, 但是全局变量 b 在 main() 函数内有效因此在 main() 函数中,a 的值为 10,b 的值为 3, 最后求和结果为 13 注意 : 在编写程序的过程中, 为了提高程序的可读性, 请不要过多地使用相同名字的变量 64

9 3.3 变量的存储与变量的作用域从前面的章节可以知, 从生存期 ( 变量存在的时间 ) 来分, 变量可以分为全局生存期变量和动态生存期变量从变量的存储方式来分, 可以分为静态存储方式和动态存储方式具有全局生存期的变量以静态的方式存储, 具有动态生存期的变量则以动态的方式存储这两种存储类型具体又可以分为自动型 (auto) 静态型(static) 外部型(extern) 和寄存器型 (register)4 类本节将详细讲述这 4 种存储类型的变量及其作用域变量的存储变量的存储类型包括静态存储和动态存储静态存储是指在程序运行期间分配固定的内存空间, 直至整个程序结束例如前面介绍的全局变量就是这种存储类型动态存储是在程序运行期间, 根据需要动态地分配存储空间, 使用它时才分配存储单元, 使用完毕立即释放例如函数的形式参数, 在函数定义时并不给形参分配存储单元, 只是在函数被调用时, 才予以分配, 函数调用完毕立即释放如果一个函数被多次调用, 则反复地分配释放形参变量的存储单元因此, 静态存储变量是一直存在的, 而动态存储变量则时而存在时而消失一个变量究竟属于哪一种存储方式, 并不能仅从其作用域来判断, 还应有明确的存储类型说明想要理解存储类型, 首先要知道系统为一个运行的 C 程序所分配的内存区域, 如图 3.3 所示堆区 ( 动态数据 ) 栈区 ( 函数局部数据 ) 代码区静态数据区 ( 全局静态变量 ) 常量数据区图 3.3 C 程序的内存分配 65

10 第 1 篇 C 语言编程基础 C 程序的内存分配, 主要有以下 5 个内存存储区 (1) 静态数据区 : 存储全局变量, 和 static 声明的静态变量全局变量和静态变量放在同一区域中初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域这些存储区域在程序结束的时候释放静态存储方式的变量一般存储在这个区域 (2) 常量存储区 : 存储常量 (3) 代码区 : 存储代码 (4) 栈 : 存储由编译器在需要的时候分配, 在不需要的时候自动清除的变量通常是局部变量函数参数等动态存储方式的变量一般存储在这个区域 (5) 堆 : 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放, 程序结束时可能由系统回收用 malloc() calloc() 和 realloc() 等函数分配管理下面将分别介绍这 4 种存储类型的变量, 其中自动型变量和寄存器变量属于动态存储方式, 静态变量和外部变量属于静态存储方式自动型变量自动型变量是 C 语言程序中使用最广泛的一种变量, 一般存储在栈区自动型变量是用关键字 auto 来声明, 定义的一般格式为 : auto 数据类型变量名例如 : int f1() auto int a; // 定义自动型变量在 C 语言中, 关键字 auto 可以省略, 凡未加存储类型说明的变量均视为自动变量在前面章节例子程序中的函数形参在函数中所定义的变量 ( 包括在复合语句中定义的变量 ), 凡未加存储类型说明符的都属于自动型变量上面的例子等价于 : 66 int f1() int a; // 定义自动型变量自动型变量属于动态存储方式, 主要具有以下特点 (1) 自动型变量只有在使用它, 即定义该变量的函数被调用时才给它分配存储单元, 开始它的生存期函数调用结束, 释放存储单元, 生存期结束例如 : 01 int main() int i; // 自动型变量 04 for(i=1;i<10;i++) int a=0; // 自动型变量 07 a++;

11 08 09 printf("a=%d\n",a); 10 a 是在复合语句中定义的自动型变量复合语句结束之后 a 就被释放, 如果再输出变量 a 的值, 显然会有编译错误下面是改写过的正确例子 : 01 int main() int i,a=0; // 自动型变量 04 for(i=1;i<10;i++) a++; printf("a=%d\n",a); 09 (2) 自动变量的作用域是局部作用域在函数中定义的自动变量, 只在该函数内有效在复合语句中定义的自动变量只在该复合语句中有效 (3) 由于自动变量的作用域和生存期都局限于定义它的个体内 ( 函数或复合语句内 ), 因此不同的个体中允许使用同名的变量而不会混淆也就是说, 在函数内定义的自动变量, 可以与该函数内部的复合语句中定义的自动变量同名例如 : 01 int main() int i; // 自动型变量 04 int a = 100; // 自动型变量 05 for(i=1;i<10;i++) int a=10; // 自动型变量 08 a++; 09 printf("a=%d\n",a); 10 break; printf("a=%d\n",a); 13 运行结果如下 : 在上面的例子中, 在 main() 函数内定义了自动型变量 a 并初始化为 100, 在 for 循环语句中定义了自动型变量 a 并初始化为 10 由于它们的作用域不同, 所以在 main() 函数结束的时候和 for 循环结束的时候输出 a 的值分别为 100 和 11 由此可以看出, 这两个自动型变量 a 互不干扰静态变量静态变量一般存储在静态数据区, 用 static 关键字来声明, 静态变量一般分为静态全局变量和静态局部变量, 定义的一般格式为 : static 数据类型变量名 67

12 第 1 篇 C 语言编程基础注意 : 前面章节中讲到的全局变量加以 static 进行声明就是静态全局变量, 局部变量加以 static 进行声明就是静态局部变量 1. 静态局部变量局部变量加以 static 进行声明就是静态局部变量例如 : static int a,b; static int a[5]=1,2,3,4,5; 静态局部变量属于静态存储方式, 主要具有以下特点 (1) 静态局部变量在函数 ( 或复合语句 ) 内定义, 但不像自动变量那样, 当调用函数时就存在, 退出函数时就消失静态局部变量始终存在, 它的生存期为整个程序的生存周期例如 : 01 int f() static int a=1; // 定义静态局部变量 04 a=a+1; 05 return a; int main() int i; 10 for(i=0;i<2;i++) // 连续两次调用函数 f() printf("%d\n",f()); // 输出函数 f() 的返回值 return 0; 15 运行结果如下 : 2 3 在上面的例子中, 由于 a 被定义为静态局部变量, 只是第一次在调用函数 f() 时被初始化为 1, 以后每次调用 f() 函数时都使用上次计算所得到的值 (2) 静态局部变量的作用域仍与自动变量相同, 是局部作用域, 即只能在定义该变量的个体内使用该变量, 退出该函数后, 尽管该变量还继续存在, 但不能使用它例如 : 01 int f() static int a=1; // 定义静态局部变量 04 a=a+1; 05 return a; int main() int i; 10 for(i=0;i<2;i++) // 连续两次调用函数 f() printf("%d\n",f()); // 输出函数 f() 的返回值 printf("%d\n",a); // 输出变量 a() 的值 68

13 15 return 0; 16 在上面的例子中, 由于静态局部变量 a 是在函数 f() 内定义的, 只在函数 f() 内可以使用, 因此在 main() 函数中直接输出 a 的值会引起错误 (3) 对静态局部变量, 若在声明时未赋以初值, 则系统自动赋予 0 值 ; 若自动变量不赋初值, 则其值是不定的例 3-5 通过求 1~100 的和, 说明静态局部变量的使用方法代码 3-5 求的值 01 void add(); // 声明函数 add() 02 int sum =0; // 定义全局变量 03 int main() int i; 06 for(i=0;i<100;i++) // 循环 100 次调用函数 add() add(); printf("%d\n",sum); // 输出求得的和 11 return 0; void add() // 定义函数 add() static int num=0; // 定义静态局部变量 num 16 num++; //num 自加 17 sum+=num; // 求和计算 18 运行结果如下 : 5050 由代码 3-5 可以看出静态局部变量的生存期为整个程序, 作用域为局部作用域因此, 虽然在定义它的函数之外的范围内不能使用, 但如果再次调用定义它的函数时, 又可以继续使用, 并且保存了前次被调用后得到的值因此, 当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时, 可考虑采用静态局部变量 2. 静态全局变量全局变量加以 static 进行声明就是静态全局变量全局变量和静态全局变量都是静态存储方式, 二者的生存期都是整个源程序二者的区别在于, 非静态全局变量的作用域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为文件作用域, 即只在定义该变量的源文件内有效, 在同一源程序的其他源文件中不能使用它例如文件 file1.c 的内容如下 : int a; static int b; int main() // 全局变量 b 加了 static 声明, 就是静态全局变量 69

14 第 1 篇 C 语言编程基础文件 file2.c 的内容如下 : extern a; extern b; void f1() a=a+b; // 声明变量 a // 声明变量 b 文件 file1.c 中定义了全局变量 a 和静态全局变量 b 在文件 file2.c 中用 extern 声明 a 和 b, 并且在函数 f1() 中使用 a 和 b 是错误的因为 b 是静态全局变量, 只能在文件 file1.c 中使用, 在文件 file2.c 中仅可使用变量 a extern 将在后面的章节详细介绍外部变量在前面讲全局变量时已经提到, 如果需要扩展外部变量的作用域, 使其在程序中的各个源文件和各个函数中都可以使用此全局变量, 就需要用 extern 关键字来声明全局变量外部变量声明的一般格式为 : extern 变量名外部变量的使用主要分为以下两种情况 : 在一个源代码文件内声明外部变量和在多个源代码文件间声明外部变量 1. 在一个源代码文件内声明外部变量前面已经讲过, 如果全局变量不在文件的开头定义, 其作用域只限于定义变量的位置到源文件结束如果在定义变量前想引用该全局变量, 则应该在引用之前用 extern 声明外部变量这样就可以从声明的位置开始, 合法地使用该外部变量例如 : void f1() extern a; printf( %d\n,a); int a=1; int main() a=a+1; // 声明外部变量 a // 定义变量 a 在上面的例子中, 在函数 f1() 需要使用全局变量 a, 但是全局变量 a 的定义在 f1() 函数结束之后, 因此需要在 f1() 中用 extern 声明外部变量, 从而合法的在函数 f1() 中输出 a 的值 70

15 2. 在多个源代码文件间声明外部变量当一个源程序由若干个源文件组成时, 在一个源文件中定义的全局变量, 其作用域只限于定义变量的位置到该源文件结束如果需要在其他的源文件中引用该全局变量, 则应该在其他源代码文件中对该全局变量进行外部变量声明例如文件 file1.c 的内容如下 : int a; int b; int main() // 定义全局变量 a // 定义全局变量 b 文件 file2.c 的内容如下 : extern a; extern b; void f1() a=a+b; // 声明外部变量 a // 声明外部变量 b 上面的例子中, 文件 file1.c 中定义了全局变量 a 和 b, 文件 file2.c 中, 用 extern 声明了 a 和 b 为外部变量, 并在函数 f1() 中合法使用 a 和 b 注意 :extern 只是用来声明变量是一个已经定义的外部变量, 而不是定义变量外部变量的定义只能有一次, 但是声明可以有多次, 并且可以在源代码的任何位置寄存器变量前面所讲到的变量不管是存放在堆栈还是静态数据区, 都存放在内存中为了提高程序的执行效率,C 语言允许变量存放在 CPU 的寄存器中, 这样 CPU 就不用经常花费较长时间访问内存区, 这样的变量称之为寄存器变量使用关键字 register 声明, 声明的一般格式为 : register 数据类型变量名例 3-6 通过求 20 的阶乘, 介绍寄存器变量阶乘数比较大时, 使用寄存器变量可以节约很多执行时间代码 3-6 求阶乘 20! 01 #include <stdio.h> 02 float fac(int n) // 定义阶乘函数 fac() register int i ; // 定义寄存器变量 i 05 float f = 1; 06 for ( i=1; i<= n; i++ ) // 循环求阶乘 71

16 第 1 篇 C 语言编程基础 07 f = f * i ; 08 return f ; int main ( ) 11 int j = 20; // 定义阶乘数为 printf ("%d!=%f \n", j, fac (j) ); // 调用函数 fac() 求阶乘, 并输出结果 13 return 0; 14 运行结果如下 : 20!= 代码 3-6 中第 4 行使用关键字 register 定义了一个寄存器变量 i, 这样可节约很多执行时间注意 : 只有局部自动变量和形参可以作为寄存器变量, 其他变量 ( 如全局变量静态变量 ) 都不行变量存储类型前面几节已经详细介绍了变量的作用域生存期和存储类型下面按照变量的作用域和生存期对这几种存储类型的变量进行归类 1. 按照作用域分类各种变量按照作用域分类, 如图 3.4 所示自动变量局部变量静态局部变量寄存器变量函数形参非静态全局变量 ( 可用 extern 声明 ) 静态全局变量图 3.4 按照作用域分类局部变量 ( 包括自动变量静态存储变量寄存器变量和形参 ) 的作用域是局部作用域, 只在定义它们的个体 ( 函数或者复合语句 ) 内可用非静态全局变量的作用域是全局作用域, 不仅可以在定义它的整个源文件中引用, 还可以通过 extern 扩展到其他文件中静态全局变量的作用域是文件作用域, 只能在定义它的文件中引用 2. 按照生存期分类本节介绍的各种变量按照生存期分类, 如图 3.5 所示 72

17 自动变量动态存储寄存器变量函数形参静态局部变量静态存储全局变量图 3.5 按照生存期分类自动变量函数形参和寄存器变量是动态存储方式, 生存期为动态生存期调用函数时分配存储空间, 函数结束时释放占用的空间自动变量和函数形参占用内存的堆栈等动态存储区, 而寄存器变量占用 CPU 的寄存器静态局部变量和全局变量的生存期为全局生存期, 在整个程序运行期间都存在, 直到程序结束释放占用空间它们占用内存的静态数据区注意 : 凡是全程生存期的变量都具有一次初始化的特性, 即只在程序开始前初始化一次 ( 之后再遇到初始化语句就会跳过, 但其他赋值语句不会跳过 ) 3.4 变量使用实例本节举例说明变量的基本使用方法, 希望通过这些代码实例可以深入了解和掌握变量的作用域及其生命周期例 3-7 计算 1~7 的平方值及平方和该实例打印出 1~7 的平方值, 最后打印出 1~ 7 的平方值的和, 其中全局变量 sum 出现在多个函数中全局变量在 header() 函数中被初始化为 0, 在函数 square() 中,sum 对 number 的平方值进行累加也就是说, 每调用一次函数 square(),sum 就对 number 的平方值累加一次代码 3-7 计算 1~7 的平方及平方和 01 #include <stdio.h> 02 # include<math.h> 03 void header(); // 函数声明 04 void square(int number) ; 05 void ending(); 06 int sum=0; // 全局变量 07 void main() int index; 10 header() ; // 函数调用 11 for (index = 1;index <= 7;index++ ) 12 73

18 第 1 篇 C 语言编程基础 13 square( index ) ; // 调用求平方函数 ending( ) ; // 结束 void header() sum = 0; // 初始化变量 sum void square(int number) int numsq; 25 numsq = number * number; 26 sum += numsq; 27 printf("%d square is %d\n",number,numsq ) ; void ending() printf("\nsum=%d",sum) ; 33 运行结果如下 : 1 square is 1 2 square is 4 3 square is 9 4 square is 16 5 square is 25 6 square is 36 7 square is 49 sum=140 代码 3-7 中, 代码 22~28 行实现了函数 square(), 其功能是求输入参数数值的平方, 该函数在代码的 11~15 行中被主函数循环调用, 实现了数值 1~7 平方的计算 3.5 小结本章介绍了在函数及程序设计中, 变量的生存期作用域和存储类型作用域是指变量的可见范围, 分为局部作用域全局作用域和文件作用域生存期是指变量存在的时间, 包括全局生存期和动态生存期存储类型包括自动 (auto) 静态(static) 外部(extern) 和寄存器 (register)4 种, 这 4 种变量都有各自的作用域和生存期同时本章列举了大量的实例代码, 希望可以帮助读者上机实践, 尽早地掌握变量在模块化设计中的应用 3.6 本章习题 1. 以下选项那个不是变量的作用域 A. 全局作用域 B. 局部作用域 74

19 C. 系统作用域 D. 文件作用域 2. 静态变量的生命期是 A. 永远存在 B. 和静态变量所在程序一样 C. 和静态变量所在函数一样 D. 自静态变量定义到静态变量所在程序结束 3. 全局变量的存储位置是 A. 寄存器 B. 堆栈 C. 静态存储区 D. 常量区数据区 4.C 语言中 auto 的关键字的作用是 A. 声明定义自动型的函数 B. 声明定义自动型的变量 C. 声明外部变量 D. 用于声明定义内部变量 5. 引用外部变量需要的关键字是 6. 定义外部文件无法访问的变量的关键字是 7. 定义一个函数, 该函数有记录被调用次数的功能 75

chap07.key

chap07.key #include void two(); void three(); int main() printf("i'm in main.\n"); two(); return 0; void two() printf("i'm in two.\n"); three(); void three() printf("i'm in three.\n"); void, int 标识符逗号分隔,