C语言基础知识--变量

目录

一、C语言变量

1、局部变量

1）、什么是局部变量

2）、代码示例

3）、代码讲解

2、全局变量

1）、什么是全局变量

2）、代码示例

3）、代码讲解

3、静态变量

1）、全局静态变量

2）、局部静态变量

3）、代码示例

4）、代码讲解

4、const常量

1）、const变量

5、寄存器变量

1）、register变量

2）、代码示例

3）、代码讲解

二、总结

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一、C语言变量

本文用到ARM汇编指令，请参考：

ARM常用汇编指令_BIN-XYB的博客-优快云博客

本文用到编译器为在线编译器（ARM-GCC）：

Compiler Explorer

1、局部变量

1）、什么是局部变量

局部变量，顾名思义，只在局部区域有效的变量。

局部变量的空间开辟在栈中，在程序运行过程中动态开辟，局部变量的生命周期随着函数调用的开始而开始，随着函数调用的结束而结束。

2）、代码示例

#include <stdio.h>

int test_func(int param0, int param1)
{
    int b = 4;
    return b;
}

int main()
{
    test_func(1, 3);
    return 0;
}

编译后汇编如下：

test_func:
        push    {r7}
        sub     sp, sp, #20
        add     r7, sp, #0
        str     r0, [r7, #4]
        str     r1, [r7]
        movs    r3, #4
        str     r3, [r7, #12]
        ldr     r3, [r7, #12]
        mov     r0, r3
        adds    r7, r7, #20
        mov     sp, r7
        ldr     r7, [sp], #4
        bx      lr
main:
        push    {r7, lr}
        add     r7, sp, #0
        movs    r1, #3
        movs    r0, #1
        bl      test_func
        movs    r3, #0
        mov     r0, r3
        pop     {r7, pc}

3）、代码讲解

在test_func函数中定义局部变量b，且初始化为4，分析test_func汇编代码，如下图圈住地方(对应c语言的语句 int b = 4;)：

将立即数4写入寄存器R3中，然后将R3寄存器中值写入栈(R7+12Byte处)中。完成局部变量的空间开辟以及值初始化。

2、全局变量

1）、什么是全局变量

全局变量是在代码文件中定义的全局变量，在整个源文件中皆可访问。如果要在其他源文件中使用该变量，需要使用extern关键字引用。

全局变量的空间开辟在全局变量区，全局变量的生命周期同程序的生命周期相同。

2）、代码示例

#include <stdio.h>
int a = 3;
int test_func(int param0, int param1)
{
    int b = a;
    return b;
}

int main()
{
    test_func(1, 3);
    return 0;
}

编译后汇编如下：

a:
        .word   3
test_func:
        push    {r7}
        sub     sp, sp, #20
        add     r7, sp, #0
        str     r0, [r7, #4]
        str     r1, [r7]
        movw    r3, #:lower16:a
        movt    r3, #:upper16:a
        ldr     r3, [r3]
        str     r3, [r7, #12]
        ldr     r3, [r7, #12]
        mov     r0, r3
        adds    r7, r7, #20
        mov     sp, r7
        ldr     r7, [sp], #4
        bx      lr
main:
        push    {r7, lr}
        add     r7, sp, #0
        movs    r1, #3
        movs    r0, #1
        bl      test_func
        movs    r3, #0
        mov     r0, r3
        pop     {r7, pc}

3）、代码讲解

定义全局变量a，且初始化为3。在test_func函数中定义局部变量b且将全局变量a的值赋予局部变量b，分析汇编代码，如下图圈住地方(对应c语言的语句 int b = a;)：

将全局变量a的地址写入寄存器R3中，然后将R3寄存器中所指向地址中的数据读取到R3寄存器中，然后将R3寄存器中值写入栈(R7+12Byte处)中。将局部变量b初始化成全局变量a的值。由以上分析可以看出全局变量并不像局部变量那样保存在栈上，而是定义在数据段上。

3、静态变量

1）、全局静态变量

全局静态变量是指定义在代码文件中的用static修饰的变量，静态全局变量存储在静态变量区，生命周期伴随程序的整个生命周期。只可在定义该变量的源文件中使用，不可在其他源文件中使用extern关键字引用该文件。

2）、局部静态变量

局部静态变量是指在函数内定义的使用static修饰的变量。局部全局变量存储在静态变量区，生命周期伴随程序的整个生命周期。尽可在定义该变量的函数内使用。

3）、代码示例

#include <stdio.h>
static int a = 5;
int test_func(int param0, int param1)
{
    static int b = 2;
    b++;
    a++;
    return b;
}

int main()
{
    int ret = test_func(1, 3);
    printf("b:%d\r\n", ret);
    ret = test_func(1, 3);
    printf("b:%d\r\n", ret);
    return 0;
}

编译后汇编如下：

a:
        .word   5
test_func:
        push    {r7}
        sub     sp, sp, #12
        add     r7, sp, #0
        str     r0, [r7, #4]
        str     r1, [r7]
        movw    r3, #:lower16:b.0
        movt    r3, #:upper16:b.0
        ldr     r3, [r3]
        adds    r2, r3, #1
        movw    r3, #:lower16:b.0
        movt    r3, #:upper16:b.0
        str     r2, [r3]
        movw    r3, #:lower16:b.0
        movt    r3, #:upper16:b.0
        ldr     r3, [r3]
        mov     r0, r3
        adds    r7, r7, #12
        mov     sp, r7
        ldr     r7, [sp], #4
        bx      lr
.LC0:
        .ascii  "b:%d\015\012\000"
main:
        push    {r7, lr}
        sub     sp, sp, #8
        add     r7, sp, #0
        movs    r1, #3
        movs    r0, #1
        bl      test_func
        str     r0, [r7, #4]
        ldr     r1, [r7, #4]
        movw    r0, #:lower16:.LC0
        movt    r0, #:upper16:.LC0
        bl      printf
        movs    r1, #3
        movs    r0, #1
        bl      test_func
        str     r0, [r7, #4]
        ldr     r1, [r7, #4]
        movw    r0, #:lower16:.LC0
        movt    r0, #:upper16:.LC0
        bl      printf
        movs    r3, #0
        mov     r0, r3
        adds    r7, r7, #8
        mov     sp, r7
        pop     {r7, pc}

4）、代码讲解

定义静态全局变量a，且初始化为5。在test_func函数中定义的静态局部变量b为，且初始化为2，分析汇编代码a++(绿框圈住)和b++(红框圈住)语句：

        movw    r3, #:lower16:b.0

        movt    r3, #:upper16:b.0 ; 将变量b的地址写入到R3寄存器

        ldr     r3, [r3];将b的值读取到寄存器R3中

        adds    r2, r3, #1;寄存器R3自增，结果保存到R2寄存器

        movw    r3, #:lower16:b.0

        movt    r3, #:upper16:b.0;将变量b的地址写入到R3寄存器

        str     r2, [r3];R2寄存器中运算结果写入R3寄存器中所指的地址中

变量a分析雷同。静态变量a与b的区别是a可以再整个源文件中访问，b只可以在函数test_func中访问。

4、const常量

1）、const变量

const变量，为只读变量，在编码过程中只可对该变量进行读，不可修改该变量的值。该变量会被存放在常量区，生命周期伴随程序的整个生命周期。

5、寄存器变量

1）、register变量

register变量，为寄存器变量，在编码过程中使用该变量修饰局部变量，告诉编译器将此变量尽量存储在寄存器中，编译器会根据现实情况，来尽可能的降该变量的存储空间开辟在CPU寄存器中，但不是绝对可以开辟在寄存器中。register关键字只可以用来修饰局部变量。

2）、代码示例

#include <stdio.h>

int test_func(int param0, int param1)
{
    register int a = 5;
    int b = a + 2;
    return b;
}

int main()
{
    test_func(1, 3);
    return 0;
}

编译后汇编如下：

test_func:
        push    {r4, r7}
        sub     sp, sp, #16
        add     r7, sp, #0
        str     r0, [r7, #4]
        str     r1, [r7]
        movs    r4, #5
        adds    r3, r4, #2
        str     r3, [r7, #12]
        ldr     r3, [r7, #12]
        mov     r0, r3
        adds    r7, r7, #16
        mov     sp, r7
        pop     {r4, r7}
        bx      lr
main:
        push    {r7, lr}
        add     r7, sp, #0
        movs    r1, #3
        movs    r0, #1
        bl      test_func
        movs    r3, #0
        mov     r0, r3
        pop     {r7, pc}

3）、代码讲解

在test_func函数中定义寄存器局变量a，且初始化为5。定义局部变量b，且初始化为a+2，分析汇编代码（register int a = 5; int b = a + 2;）语句：

        movs    r4, #5;将立即数5写到寄存器R4中

        adds    r3, r4, #2;将R4中的值与立即数2相加，结果保存在寄存器R3中

        str     r3, [r7, #12];，将R3中运算结果保存到栈中(R7+12Byte处)。

由上分析可知，变量a被保存在寄存器中，变量b被保存在栈中。

二、总结

如有问题请批评指出，感谢！