C/C++中全局变量、局部变量和静态变量的生存周期和作用域

1、生存周期和作用域的定义

生存周期：变量从定义到销毁的时间范围。
作用域：变量的可见代码区域（块作用域，函数作用域，类作用域、程序全局作用域），最常见的如：{}、static修饰符等等。

2、不同类型变量的生存周期和作用域

（1）全局变量

• 生存周期：从程序运行期一直存在，从程序开始到程序结束；
• 作用域：全局作用域（只需要在一个源文件中定义，就可以作用于所有的源文件）；
• 引用方法：其他文件如果要使用，必须用extern 等关键字声明要引用的全局变量；

注意：如果再两个文件中都定义了相同名字的全局变量，则连接错误：变量重定义。

（2）局部变量

• 生命周期：程序运行处局部作用域，即被销毁。
• 作用域：局部作用域（只在局部作用于可见）
• 内存分布：栈区
• 定义方法：在局部作用域中用auto指示符定义，可省略auto

（3）静态全局变量

• 生命周期：程序运行期一直存在，从程序开始到程序结束；
• 作用域：文件作用域（只在被定义的文件中可见：static的一个作用就是隐藏）
• 内存分布：全局（静态存储区）。
• 定义方法：static关键字，const关键字（注意C/C++意义不同）
  举个例子：
  在文件A中定义了一个全局静态变量 a和一个全局变量b:

 static int a = 1;	//定义一个static
 int b = 2;			//默认为entern

​它们的生存周期都是程序的整个运行期，但是b的作用域为全局作用域，可以通过extern在其他文件中使用，而a只能在文件A中使用，例如我们在文件B中：

extern int a;		//error	a在文件B中不可见
extern int b;		//ok
int m = a;			//error
int n = b;			//ok 需要注意，这里有初始化先后顺序

也就是说，在声明全局的static变量时，static没有改变它的生存周期，也即存储位置（因为全局变量本来就存储在全局数据域），而是将变量的作用域限制在当前文件中。

（4）静态局部变量

• 生命周期：程序运行期一直存在；
• 作用域：局部作用域（只在局部作用域可见，超过其作用域便无法被引用）
• 内存分布：全局（静态存储区）。
• 定义方法：局部作用域中用static定义。

注意：只被初始化一次，多线程中需要加锁保护。

举个例子。在函数test中声明静态变量i：

void test()
{
int m = 3;
static int i = 5;
}

局部变量m存放在栈中，当test函数结束，m将被销毁；静态变量i不存放在栈中，而是存放于程序的全局变量区域，因此随着函数test的结束，它并不随着出栈操作而被销毁，它的生存周期存在于程序的整个运行期；然而m和i的作用域都仅存在于test函数中它们的定义之后，即test调用结束之后，m和i就不再可用，但是i仍存在于内存之中。

具体示例说明：

static int c = 1;			//全局初始化区（静态全局变量）
int a = 0; 					//全局初始化区(全局变量)
char* p1; 					//全局未初始化区（全局变量）
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
	int b;					//存放于栈区（局部变量）
	char s[] = "abc";		//s存放于栈区（局部变量）
	char* p2 ;				//栈（局部变量）
	char* p3 = "123456";	//p3存放于栈区(局部变量);“123456”存放区文字常量区

	static int c = 0;		//c存放于全局初始化区（静态局部变量）
	p1 = (char*)malloc(10);
	p2 = (char*)malloc(20);	//分配得来的10和20字节的区域在堆区；
							//变量p1、p2指向堆区分配的内存

	strcpy(p1, "123456");	//“123456”存放区文字常量区
	return 0;
}