3.c语言中的变量

3.1变量的基础

变量在程序中用变量名表示，变量名由用户根据其用途任意命名。

变量名由字母、数字、下划线组成，不能以数字开始，不能和c的关键字重名。

在程序运行时，变量占据存储空间的大小由其数据决定

变量在内存空间中的首地址，称为变量的地址。

3.2变量的说明

变量在程序中使用时，必须先说明他们的存储类型和数据类型。

说明的一般形式是:

 <存储类型> <数据类型><变量名>;

      <存储类型>是关键词auto、register、static和extern

       <数据类型>可以是基本数据类型也可以是自定义的数值

3.3变量的存储类型

在 C 语言中，变量的 存储类型（Storage Class）决定了变量的作用域、生命周期和存储位置。C 语言定义了四种存储类型：auto、egister、static 和 extern。以下是它们的详细介绍和区别：

1.auto（自动变量）

·作用域：仅在声明它的代码块（如函数、循环、条件语句等）内有效。

·生命周期：从代码块开始执行时分配内存，代码块结束时自动释放内存。

·存储位置：栈内存。

·初始化：默认值是随机的（未显式初始化时）。

·特点：
     默认的存储类型（即局部变量默认是 auto，通常省略不写）。
     每次进入代码块时重新分配内存。
     常用于临时变量。

示例：

void func() {
    auto int x = 10; // 等价于 int x = 10;
    // x 的作用域仅在 func 函数内
}

2. register（寄存器变量）

·作用域：与 auto相同，仅在声明它的代码块内有效。

·生命周期：与 auto相同，代码块结束时释放。

·存储位置：建议编译器将变量存储在 CPU 寄存器中（但实际是否存储由编译器决定）。

·初始化：默认值随机。

·特点：
     旨在提高访问速度（寄存器比内存快）。
     不能对 register 变量取地址（如 &x），因为寄存器没有内存地址。
     现代编译器通常会自动优化寄存器的使用，因此 register关键字已较少显式使用。

示例：

void func() {
    register int counter; // 建议编译器将 counter 存储在寄存器中
    for (counter = 0; counter < 1000; counter++) {
        // 高频使用的变量可能适合 register
    }
}

3. static（静态变量）

 ·作用域：
     局部静态变量：仅在声明它的代码块内有效。
     全局静态变量：仅在当前源文件（.c文件）内有效（避免被其他文件访问）。

 ·生命周期：程序运行期间一直存在，内存不会释放。

 ·存储位置：静态存储区（全局数据区）。

 ·初始化：默认初始化为 0（数值类型）或空指针（指针类型）。

 ·特点：
        局部静态变量的值在多次函数调用之间保持持久。
        全局静态变量对其他文件不可见（通过 static                                   限制作用域）。

示例：

// 局部静态变量
void func() {
    static int count = 0; // 只初始化一次
    count++;
    printf("Count: %d\n", count); // 输出会递增
}

// 全局静态变量（仅在当前文件可见）
static int file_private = 42; // 其他文件无法访问此变量

4. extern（外部变量）

·作用域：全局作用域（所有源文件可见）。

·生命周期：程序运行期间一直存在。

·存储位置：静态存储区（全局数据区）。

·初始化：默认初始化为 0，但通常在定义时显式初始化。

·特点：
       用于声明一个在其他源文件中定义的全局变量或函数。
       允许跨文件共享全局变量或函数。
       extern 仅声明变量，不分配内存（内存分配在定义处）。

示例：

// file1.c
int global_var = 100; // 全局变量定义

// file2.c
extern int global_var; // 声明外部变量
void func() {
    printf("%d\n", global_var); // 访问其他文件中的全局变量
}

四种存储类型的对比：

存储类型	作用域	生命周期	存储位置	初始化	典型用途
auto	代码块内	代码块执行期间	栈内存	随机值	临时局部变量
register	代码块内	代码块执行期间	寄存器（建议）	随机值	高频访问的临时变量
static	局部：代码块内 全部：当前文件	程序运行期间	静态存储区	默认0	持久化局部变量、文件私有变量
extern	全局（跨文件）	程序运行期间	静态存储区	默认0	跨文件共享全局变量或函数

关键区别：

1. auto和static：
   auto变量每次进入代码块时重新初始化，static 变量只初始化一次，保留上次的值。
2. extern和 static：
   static全局变量仅在当前文件可见，extern用于跨文件共享全局变量。
3. register的限制：
   不能取地址，且是否存储在寄存器中由编译器决定。