C语言学习备忘

1. 作用域相关知识

    名字的作用域是指程序中可以使用改名字的部分。对于函数开头声明的自动变量来说其作用域是声明该变量的函数。注意不同函数中声明的具有相同名字的局部变量之间没有他任何关系。函数的参数，也可以看作是局部变量。

    外部变量和函数的组用于从声明它的地方开始，到其所在的文件的末尾结束。

    如果要在外部变量定义之前使用该变量，或者外部变量的定义和变量的使用不在一个源文件中，则必须在相应的变量声明中强制性的加上关键字extern。Eg： extern int sp[ ];

    要将外部变量的生命和定义严格的区别开来。声明用于说明变量的属性，而变量的定义除此以外还将引起存储器的分配。

    外部变量的定义中必须制定数组的长度，但extern声明则不一定要制定数组的长度。

2. 静态变量 静态函数

    C语言程序可以看成由一系列外部对象构成，这些外部对象可能是变量或函数。而内部变量是指定义在函数内部的函数参数及变量。外部变量定义在函数之外，因此可以在许多函数中使用。由于C语言不允许在一个函数中定义其它函数，因此函数本身只能是“外部的”。

    由于C语言代码是以文件为单位来组织的，在一个源程序所有源文件中，一个外部变量或函数只能在某个文件中定义一次，而其它文件可以通过extern声明来访问它（定义外部变量或函数的源文件中也可以包含对该外部变量的extern声明）。

    而static则可以限定变量或函数为静态存储。如果用static限定外部变量与函数，则可以将该对象的作用域限定为被编译源文件的剩余部分。通过static限定外部对象，可以达到隐藏外部对象的目的。因而，static限定的变量或函数不会和同一程序中其它文件中同名的相冲突。如果用static限定内部变量，则该变量从程序一开始就拥有内存，不会随其所在函数的调用和退出而分配和消失。

   C语言中使用静态函数的好处：

       静态函数会被自动分配在一个一直使用的存储区，直到退出应用程序实例，避免了调用函数时压栈出栈，速度快很多。

       关键字“static”，译成中文就是“静态的”，所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式，而是指对函数的作用域仅局限于本文件。 使用内部函数的好处是：不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名，因为同名也没有关系。

c语言中static的语义

1.static变量:

1).局部

a.静态局部变量在函数内定义,生存期为整个源程序，但作用域与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。

b.对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值，则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值，则其值是不定的。

2).全局

全局变量本身就是静态存储方式， 静态全局变量当然也是静态存储方式。但是他们的作用域，非静态全局变量的作用域是整个源程序（多个源文件可以共同使用）； 而静态全局变量则限制了其作用域， 即只在定义该变量的源文件内有效， 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。

2.static函数（也叫内部函数）

只能被本文件中的函数调用，而不能被同一程序其它文件中的函数调用。区别于一般的非静态函数（外部函数） 

     static在c里面可以用来修饰变量，也可以用来修饰函数。

         先看用来修饰变量的时候。变量在c里面可分为存在全局数据区、栈和堆里。其实我们平时所说的堆栈是栈而不包含对，不要弄混。

        int a ;

        main()

        {

             int b ; 

             int c* = (int *)malloc(sizeof(int));

        }

        a是全局变量，b是栈变量，c是堆变量。

       static对全局变量的修饰，可以认为是限制了只能是本文件引用此变量。有的程序是由好多.c文件构成。彼此可以互相引用变量，但加入static修饰之后，只能被本文件中函数引用此变量。

        static对栈变量的修饰，可以认为栈变量的生命周期延长到程序执行结束时。一般来说，栈变量的生命周期由OS管理，在退栈的过程中，栈变量的生命也就结束了。但加入static修饰之后，变量已经不在存储在栈中，而是和全局变量一起存储。同时，离开定义它的函数后不能使用，但如再次调用定义它的函数时，它又可继续使用， 而且保存了前次被调用后留下的值。

       static对函数的修饰与对全局变量的修饰相似，只能被本文件中的函数调用，而不能被同一程序其它文件中的函数调用。 

      static 声明的变量在C语言中有两方面的特征：

　　1)、变量会被放在程序的全局存储区中，这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是它与堆栈变量和堆变量的区别。 

　　2)、变量用static告知编译器，自己仅仅在变量的作用范围内可见。这一点是它与全局变量的区别。

　　问题：Static的理解

　　关于static变量，请选择下面所有说法正确的内容：

　　A、若全局变量仅在单个C文件中访问，则可以将这个变量修改为静态全局变量，以降低模块间的耦合度；

　　B、若全局变量仅由单个函数访问，则可以将这个变量改为该函数的静态局部变量，以降低模块间的耦合度；

　　C、设计和使用访问动态全局变量、静态全局变量、静态局部变量的函数时，需要考虑重入问题；

　　D、静态全局变量过大，可那会导致堆栈溢出。

　　答案与分析：

　　对于A，B：根据本篇概述部分的说明b)，我们知道，A,B都是正确的。

　　对于C：根据本篇概述部分的说明a)，我们知道，C是正确的（所谓的函数重入问题，下面会详细阐述）。

　　对于D：静态变量放在程序的全局数据区，而不是在堆栈中分配，所以不可能导致堆栈溢出，D是错误的。

　　因此，答案是A、B、C。

　　问题：不可重入函数

　　曾经设计过如下一个函数，在代码检视的时候被提醒有bug，因为这个函数是不可重入的，为什么？

unsigned int sum_int( unsigned int base )

{

　unsigned int index;

　static unsigned int sum = 0; // 注意，是static类型的。 

　for (index = 1; index <= base; index++)

　{

　　sum += index;

　}

　return sum;

}

　　答案与分析：

　　所谓的函数是可重入的（也可以说是可预测的），即：只要输入数据相同就应产生相同的输出。

　　这个函数之所以是不可预测的，就是因为函数中使用了static变量，因为static变量的特征，这样的函数被称为：带“内部存储器”功能的的函数。因此如果我们需要一个可重入的函数，那么，我们一定要避免函数中使用static变量，这种函数中的static变量，使用原则是，能不用尽量不用。

　　将上面的函数修改为可重入的函数很简单，只要将声明sum变量中的static关键字去掉，变量sum即变为一个auto 类型的变量，函数即变为一个可重入的函数。

　　当然，有些时候，在函数中是必须要使用static变量的，比如当某函数的返回值为指针类型时，则必须是static的局部变量的地址作为返回值，若为auto类型，则返回为错指针。

 

全局变量以及全局变量与静态变量的关系：

顾名思义，全局变量是指能够在全局引用的变量，相对于局部变量的概念，也叫外部变量；同静态变量一样，全局变量位于静态数据区，全局变量一处定义，多处引用，用关键字“extern”引用“外部”的变量。

全局变量也可以是静态的，在前面有过说明，静态全局变量的意义就是不让“外部”引用，是单个源文件里的全局变量，即是编译阶段的全局变量，而不是连接阶段的全局变量。

 

通过上面的分析，我们不难得出以下结论：

1、 静态函数与普通函数的区别在于：静态函数不可以被同一源文件以外的函数调用。

2、 静态局部变量与普通局部变量的区别在于：静态局部变量只初始化一次，下一次初始化实际上是依然是上一次的变量；

3、 静态全局变量与普通全局变量的区别在于：静态全局变量的作用域仅限于所在的源文件。

3. 寄存器变量

    register声明告诉编译器，所声明的变量在程序中使用频率较高。其思想是，将register变量放在寄存器中，这样可以使程序更小，执行速度更快。Eg： register int x;

    register声明只适用于自动变量以及函数的形式参数。

    每个函数中只有很少的变量存放在寄存器中，且只允许某些类型的变量。

    无论寄存器变量是不是实际存放在寄存器中，它的地址都不能被访问。