4.6　变量的存储类别

在程序中经常会使用到变量，在C程序中可以选择变量的不同存储形式，存储类型分别为静态存储和动态存储。可以通过存储类修饰符来告诉编译器要处理什么样的类型变量，具体有以下4种：自动（auto）、寄存器（register）、静态（static）及外部（extern）。

4.6.1　动态存储与静态存储

内存中供用户使用的存储空间分为代码区与数据区两个部分。变量存储在数据区，数据区又可分为静态存储区与动态存储区。

静态存储是指在程序运行期间给变量分配固定存储空间的方式。如全局变量存放在静态存储区中，程序运行时分配空间，程序运行完释放。

动态存储是指在程序运行时根据实际需要动态分配存储空间的方式。如形式参数存放在动态存储区中，在函数调用时分配空间，调用完成释放。

对于静态存储方式的变量可在编译时初始化，默认初值为0或空字符。对动态存储方式的变量如不赋初值，则它的值是一个不确定的值。

静态存储类别与外部存储类别变量存放在静态存储区，自动存储类别变量存放在动态存储区，寄存器存储类别直接送寄存器。

4.6.2　自动（auto）变量

函数中定义的变量，如不专门声明为static存储类别，都是动态地分配存储空间的，数据存储在动态存储区中。函数中的形参和在函数中定义的变量（包括在复合语句中定义的变量），在调用该函数时系统会给它们分配存储空间，在函数调用结束时就自动释放这些存储空间。这类局部变量称为自动变量。自动变量用关键字auto作存储类别的声明。

例如：

    int f(int a)          // 定义f函数，a为参数
    {
    auto int b,c=3;    // 定义b，c自动变量
    ……
    }

该例中，a是形参，b、c是自动变量，对c赋初值3。执行完f函数后，自动释放a、b、c所占的存储单元。

【例4-15】编写程序，使用auto变量进行定义。（源代码\ch04\4-15）

运行上述程序，结果如图4-30所示。

图4-30　使用auto变量

【代码解析】

本例用于演示使用自动变量。首先在函数fun中定义一个auto型变量add，在其中对变量进行加1操作。之后在主函数main中通过显示的提示语句，可以看到调用两次fun函数的输出，从结果中可以看到fun函数中定义整型变量时系统会为其分配内存空间，在函数调用结束时自动释放这些存储空间。

4.6.3　静态（static）变量

static变量为静态变量，将函数的内部和外部声明成static变量的意义是不一样的。不过对于局部变量来说，static变量是和auto变量相对而言的。两者作用域仅限于声明变量函数中，语句块执行期间，static变量将始终保持它的值。

【例4-00316】编写程序，使用static变量进行定义。（源代码\ch04\4-16）

运行上述程序，结果如图4-31所示。

图4-31　使用static变量

【代码解析】

本例用于演示使用静态变量。在函数fun中定义一个static型的整型变量add，在其中对变量加1操作。之后在主函数main中通过显示的提示语句，可以看到调用两次add函数的输出，从结果中可以发现static变量的值保持不变。

4.6.4　寄存器（register）变量

为了提高效率，C语言允许将局部变量的值放在CPU中的寄存器中，这种变量叫“寄存器变量”，用关键字register作声明。

【例4-17】编写程序，使用register变量修饰整型变量。（源代码\ch04\4-17）

运行上述程序，结果如图4-32所示。

图4-32　使用register变量

【代码解析】

本例用于演示寄存器存储类变量的使用方法。在代码中首先定义一个register型的寄存器存储类变量a，然后赋值并打印输出。

注意：

（1）只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量。

（2）一个计算机系统中的寄存器数目有限，不能定义任意多个寄存器变量。

（3）局部静态变量不能定义为寄存器变量。

4.6.5　外部（extern）变量

外部变量（即全局变量）是在函数的外部定义的，它的作用域为从变量定义处开始，到本程序文件的末尾。如果外部变量不在文件的开头定义，其有效的作用范围只限于定义处到文件终了。如果在定义点之前的函数想引用该外部变量，则应该在引用之前用关键字extern对该变量作“外部变量声明”，表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明，就可以从“声明”处起，合法地使用该外部变量。

【例4-18】编写程序，用extern声明外部变量，扩展程序文件中的作用域。（源代码\ch04\4-18）

运行上述程序，结果如图4-33所示。

图4-33　使用extern变量

【代码解析】

本例用于演示使用外部存储变量。在代码中的最后1行定义了外部变量A、B，但由于外部变量定义的位置在主函数main之后，因此本来在main函数中不能引用外部变量A、B。现在我们在main函数中用extern对A和B进行“外部变量声明”，就可以从“声明”处起，合法地使用该外部变量A和B。