c语言的存储类&作用域&生命周期&链接属性

1.概念解析

• 存储类：描述这个变量在何种地方存储
• 作用域：描述这个变量起作用的代码范围
• 生命周期：描述这个变量什么时候诞生及什么时候死亡
• 链接属性：描述这个变量（函数）能如何被链接
• 这四个概念从不同角度分析了c语言的不同规则

2.存储类

• 代码段：又叫文本段（.text）用存放程序中的代码（函数）
• 数据段：用来存储初始化为非0的全局变量、static修饰的局部变量
• bss段：用来存储初始化为0以及未初始化值的全局变量、static修饰的局部变量
• 堆内存：程序员手动申请，并存放数据到堆中
• 文件映射区（内核程序、裸机程序一般没这个概念）：用来存储打开的文件
• 栈：用来存储普通的局部变量，以及函数调用传参

3.存储类关键字

• auto：auto只有一个作用，就是修饰局部变量。其实平时的局部变量本来就是auto的，只是省略了auto而已。说到底auto加不加效果都一样
• static：static有两种用法，而且两种用法没有任何关联
  
  • 第一种用法是修饰局部变量，使其成为“静态全局变量”，作用是分配到了数据段/bss段，生命周期变永久罢了。实际效果就是一个函数被反复调用时，里面的局部变量值是有记忆的
  • 第二种用法是修饰全局变量和函数，效果是修改链接属性为内链接，意思是只有当前c文件可以链接
• register：register一般修饰全局变量，作用是告诉编译器尽量考虑把变量放在寄存器中，以提高其读写效率
• extern：extern用来声明全局变量，目的是让全局变量在不同的文件之间能被引用，比如我们在a文件中定义了一个全局变量，如果b文件中要引用该全局变量，那么就必须使用extern来声明该全局变量
• 其实，函数和全局变量用法是一样的，可以不声明，直接定义使用（定义本身就有声明的功能）。但是如果要在其他文件中调用，那么就一定要声明，只不过函数的声明可以不用加extern
  
  • volatile：volatile用来修饰变量，可以防止编译器过度优化，一般有三种情况需要使用
  • 变量值（一般是寄存器）会由于硬件发生变化
  • 中断isr中调用的变量值
  • 多线程中公用的变量
• restrict：restrict用来修饰指针，和volatile作用相反，告诉编译器该指针指向的值只能由该指针访问，编译器可以优化该指针指向的值

4.作用域

• 作用域就是在该范围内可以看见此变量，可以访问此变量
• 局部变量的作用域是代码块作用域。代码块可以理解为是一对大括号{}括起来的部分，注意，代码块不仅仅包括函数，还包括if{}，while{}等语句括起来的部分
• 函数名和全局变量的作用域是文件作用域，也就是整个.c文件
• 同名变量的优先级原则：编程时如果出现了同名变量，并且他们的作用域有交叠，那么原则就是作用域小的掩盖作用域大的，可以理解为“县官不如现管”

5.生命周期

• 栈变量（普通的局部变量和函数参数变量）：生命周期是临时的，定义时被创建，函数返回时消亡
• 堆变量：内存空间的生命周期由程序员申请、释放操作决定。而指向堆内存的指针变量，其生命周期视指针变量类型而定
• 数据段、bss段变量：生命周期为永久，所谓永久不是真的永久，是伴随着应用程序的一生，随着程序诞生而诞生，消亡而消亡
• 代码段：其实就是函数（某些常量、字符串常量），生命周期也是永久的，和数据段变量相同

6.链接属性

• 外链接：普通的函数和全局变量属于外链接，意思就是可以跨文件链接。实现外链接是有前提的，在b.c中引用a.c中定义的全局变量/函数有2种方法：一是在a.h中声明该函数/全局变量，然后在b.c中#include <a.h>；二是在b.c中使用extern显式声明要引用的函数/全局变量。其中第一种方法比较正式
• 内连接：static修饰的函数和全局变量属于内链接，意思是只有当前c文件可以链接
• 无链接：局部变量属于无连接，意思是只能在它自己的代码块内被使用
• 由于函数和全局变量的链接属性相同，所以务必保证它们不能同名