C语言的存储类别，链接和内存管理

最新推荐文章于 2023-05-25 00:09:25 发布

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#c语言 #学习

本文详细介绍了C语言中的变量作用域，包括块作用域、函数作用域、文件作用域等，以及变量的链接属性，如外部链接、内部链接。同时，解释了存储期的概念，如静态存储期和自动存储期，并讨论了存储类别，包括自动变量、静态变量和寄存器变量。此外，文章还深入探讨了动态内存管理，包括malloc、free、calloc函数的使用，以及动态内存分配中常见的错误和注意事项。

5.3.3对非动态开辟内存使用free释放

5.3.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分

5.3.5对同一块动态内存多次释放

5.3.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

1.1作用域

作用域描述程序中可访问标识符的区域。一个C变量的作用域可以是块作用域、函数作用域、函数原型作用域或文件作用域。

块作用域：块是用一对花括号括起来的代码区域，块作用域变量的可见范围是从定义处到包含该定义的块的末尾。

以前，具有块作用域的变量都必须声明在块的开头。C99 标准放宽了这一限制，允许在块中的任意位置声明变量。C99把块的概念扩展到包括for循环、while循环、 do while循环和if语句所控制的代码，即使这些代码没有用花括号括起来，也算是块的一部分。

函数作用域：它只适用于语句标签，语句标签用于go语句。一个函数中的所有语句标签必须唯一。着即使一个标签首次出现在函数的内层块中，它的作用域也延伸至整个函数。如果在两个块中使用相同的标签会很混乱，标签的函数作用域防止了这样的事情发生。

函数原型作用域：只适用于在函数原型中声明的参数。唯一可能出现的冲突就是在同一个原型中，不止一次地使用同一个名字。函数原型作用域的范围是从形参定义处到原型声明结束。这意味着，编译器在处理函数原型中的形参时只关心它的类型，而形参名（如果有的话）通常无关紧要。而且，即使有形参名，也不必与函数定义中的形参名相匹配。

文件作用域：任何在代码块之外声明的标识符都具有文件作用域。但是在同文件中编写的通过include指令包含到其他文件中的声明，就好像直接写在那些文件中一样，它们的作用域不限于头文件的文件尾。具有文件作用域的变量，从它的定义处到该定义所在文件的末尾均可见。由于这样的变量可用于多个函数，所以文件作用域变量也称为全局变量。

1.2链接

C 变量有 3 种链接属性：外部链接、内部链接或无链接。具有块作用域、函数作用域或函数原型作用域的变量都是无链接变量。这意味着这些变量属于定义它们的块、函数或原型私有。具有文件作用域的变量可以是外部链接或内部链接。外部链接变量可以在多文件程序中使用，内部链接变量只能在一个翻译单元中使用。

怎样修改链接属性？

关键字extern和static用于在声明修改标识符的链接属性

如果某个声明在正常情况下具有外部链接属性，在它前面加上static关键字可以使它的链接属性变为内部链接。

注：static只对外部链接的声明才有改变链接属性的效果。

extern关键字为一个标识符指定为外部链接属性，这样就可以访问在其他任何位置定义的这个实体

注：当extern关键字用于源文件中一个标识符的第一次声明，它指定该标识符具有外部链接属性。但是，如果他用于该标识符的第2次或以后的声明，它并不会更改由第1声明所指定的链接属性

1.3存储期

作用域和链接描述了标识符的可见性。存储期描述了通过这些标识符访问的对象的生存期。C对象有4种存储期：静态存储期、线程存储期、自动存储期、动态分配存储期。

静态存储期：如果对象具有静态存储期，那么它在程序的执行期间一直存在。

文件作用域变量具有静态存储期。注意，对于文件作用域变量，关键字 static表明了其链接属性，而非存储期。以 static声明的文件作用域变量具有内部链接。但是无论是内部链接还是外部链接，所有的文件作用域变量都具有静态存储期。

线程存储期：线程存储期用于并发程序设计，程序执行可被划分多个线程。具有线程存储期的对象，从被声明时到线程结束一直存在。以关键字_Thread_local声明一个对象时，每个线程都获得该变量的私有备份。

自动存储期：块作用区域的变量通常都具有自动存储期。当程序进入定义这些变量的块时，为这些变量分配内存；当退出这个块时，释放刚才为变量分配的内存。

动态分配存储期后面介绍。

1.4存储类别

C提供了多种不同的模型或存储类别在内存中储存数据。目前所有编程示例中使用的数据都储存在内存中。从硬件方面来看，被储存的每个值都占用一定的物理内存，C 语言把这样的一块内存称为对象）。对象可以储存一个或多个值。一个对象可能并未储存实际的值，但是它在储存适当的值时一定具有相应的大小（面向对象编程中的对象指的是类对象，其定义包括数据和允许对数据进行的操作，C不是面向对象编程语言，是面向过程编程语言）。

可以用存储期描述对象，所谓存储期是指对象在内存中保留了多长时间。标识符用于访问对象，可以用作用域和链接描述标识符，标识符的作用域和链接表明了程序的哪些部分可以使用它。不同的存储类别具有不同的存储期、作用域和链接。标识符可以在源代码的多文件中共享、可用于特定文件的任意函数中、可仅限于特定函数中使用，甚至只在函数中的某部分使用。对象可存在于程序的执行期，也可以仅存在于它所在函数的执行期。对于并发编程，对象可以在特定线程的执行期存在。可以通过函数调用的方式显式分配和释放内存。

除动态分配存储期的5种存储类别如下：

5种存储类被
存储类别	存储期	作用域	链接	声明方式
自动	自动	块	无	块内
寄存器	自动	块	无	块内，使用关键register
静态外部链接	静态	文件	外部	所有函数外
静态内部链接	静态	文件	内部	所有函数外，使用关键字static
静态无链接	静态	块	无	块内，使用该关键字static