LINUX-C成长之路（八）：存储类，动态内存-优快云博客

C语言有几个关键字，在定义一个变量或者一个函数的时候，指定其存储区域类型，被称为存储类关键字，它们是：

static，extern，register 和 auto

下面逐一讲解。

1，static

其实这个关键字有三个作用，而不仅仅是存储类型。请看下面代码：

[cpp]view plaincopy 
   
 // 1.修饰函数，使其只能在本文件可见  
 static void func(void)  
 {  
     static int n = 0; // 2. 修饰局部变量，使其存储在静态区（存储类型）  
     printf("%d\n", n);  
 }  
   
 static int global; // 3. 修饰全局变量，使其只能在本文件可见  

注意到，static在C语言中的三个作用，其中第1和第3个作用其实都是一样的，改变的是函数或者变量的可见范围。只有当用static来修饰局部变量的时候，它的作用才是代表一个存储区域。

2，extern

extern关键字用来修饰一个标识符（变量或者函数）的声明，表明该标识符在“别的地方”有定义，参考以下代码：

[cpp]view plaincopy 
   
 extern int a; // 声明一个“别处”定义的全局变量，此处extern不可省略  
 extern int f(); // 声明一个“别处”定义的函数，此处extern可省略  

“别处”的意思仅仅指不在当前位置，可能是别的文件，也可能是该文件的其他地方。注意，如果声明的是一个变量，那只能是全局变量，局部变量不能用extern来声明。

3，register

顾名思义，register用来修饰一个希望存放在寄存器中的变量，但是这仅仅是对系统的一个建议，寄存器是一种稀缺资源，能不能满足要求要看系统当时的情况。但是，不管系统是否真的将变量存入寄存器，程序都不能对该变量进行取址运算。另外，并不是什么变量都可以定义为register类型，因为寄存器的大小跟CPU的字长相关，一般在32位系统当中，寄存器也是32位的，因此可以将小于等于32位的变量声明为register型。

被声明位register类型的变量一般是因为程序对其读写性能很敏感，比如在底层操作系统中，要频繁地对某个变量进行读写，而且这个变量的读写速度直接影响到了程序的性能，是整个程序的热点也是瓶颈，那么就很有必要将其声明为register存储型。

4，auto

auto这个关键字就像signed一样，一般都会被省略。因为auto的含义是将一个变量存储在“自动”存储区，所谓的自动存储区就是进程的栈空间，而普通的局部变量默认就是存储在栈空间的，所以没有必要再用auto来修饰。而auto又不能修饰全局变量，因为全局变量一定是存储在静态区的。请看下面的分析：

[cpp]view plaincopy 
   
 // 所有的全局变量统统存储在静态区  
 int g1;  
 static int g2; // static 跟存储类型无关，它改变的是g2的可见范围。  
   
 int main(void)  
 {  
     int a; // 不需要auto修饰，默认就是自动变量，存储在栈空间  
     static int b; // 被static修饰，存储在静态区  
 }  

下面是每一种变量在内存空间中的分布情况：

注意上图中的用户栈和运行时堆，它们是会在程序运行时动态变化的，里面的变量时而诞生时而消亡，具体而言指的是：在栈中存在的变量都是局部变量（包括函数的形参），其生命周期是从定义它的语句开始，到离开其作用域为止。在堆中存在的变量都是所谓的动态内存，这些内存的生命周期都是由程序员指定的，从malloc()分配某块内存开始，到free()释放这块内存结束。堆和栈分别向上和向下的箭头代表它们在内存中的增长的趋势。

相对地，读写段（即静态区）、代码段、常量区等内存区域则在程序运行期间是“稳定”的，即不会被释放，这些区域的内容将会被一直保留，直到整个程序退出为止。

Note:

1. static 修饰函数，全局变量，则只允许在本文件中可见，而修饰局部变量，则使其存款在静态存储区，在函数调用完了过后，值仍然存在，而再一次调用函数的时候，从刚才离开的值开始计算。
2. extern关键字用来修饰的变量或函数，说明在其他文件中定义了。或是在本文件中其他地方定义了。如先用extern int SUM, 然后，在本文件的接下来的函数，用到了SUM,这时，不需要定义，直接用，而在最后定义SUM.
3. 经常用到的变量，定义为register类型，而register类型的变量，是不能取其地址的。
4. auto变量，存储在栈中（32位系统，一般为8M），而malloc的变量，则存储在堆中，栈是有限的，栈的地址从大到小，而堆的地址是从小到大。.data段放已初始化的变量，而.bss段放未初始化的变量，代码段和静态区的地址，比堆更小。
5. 动态内存用过需要释放，而不释放，会造成内存泄漏，这是某些服务器，一段时间需要重启下的原因。

这里来着重强调一下堆和栈。

对于栈而言，要明确的一点是栈空间的大小是有限的，通常来讲，对于一个32位的系统而言，一个进程的默认栈空间是8M，如果是嵌入式LINUX系统，其栈空间的大小可能经过调整会更小，比如1M。（如果是多线程，多个线程的栈空间会一字排开，但是中间用零权限内存来构建一个警戒区加以保护）。而栈空间存放的是局部变量，因此，以下情况不适合使用局部变量：

第一，巨大的变量。比如一个2000个元素的数组，那么大的数据量很有可能使得栈溢出。

第二，动态的数据。比如一个动态增长的链表，虽然程序运行初时不大，但是程序无法预料以后该链表的节点数目，像这种动态的数据也不能用栈空间来存放。

由于栈空间的分配跟释放是由系统自动完成的，其执行效率高速度快，所以适合用来存放一些可以被临时释放的数据。

而堆空间，则是程序运行时大部分数据的真正的演练场，这部分空间的分配和释放完全由程序员来控制，因此也叫做内存的自由区，自由意味着谨慎，如果只分配不释放，内存就会很快被用光，因此，堆空间是一个需要你更加负责任的地方，请看下面的代码：

[cpp]view plaincopy 
   
 char * func(void)  
 {  
     char *p = malloc(100); // 在堆空间中申请一块100bytes的内存  
     return p; // 返回后，堆内存不会因为函数的退出而释放  
 }  
   
 int main(void)  
 {  
     char *k;  
     k = func();  
     if(k == NULL)  
         return -1; // 堆空间申请失败！  
     ... // 堆空间申请成功，并使用这块内存  
     ...  
     free(k); // 释放这块内存  
 }  