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C 語言中 auto/static/register/extern 的區別

2019-11-08 01:40:22
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供稿:網友
C中的auto、static、register和extern的區別C語言中的每一個變量和函數有兩個屬性:數據類型和數據的存儲類別。數據類型(整形、字符型等),存儲類別是指數據在內存中存儲的方法,存儲方法有兩大類:靜態存儲類和動態存儲類。具體包括四種:自動的(auto),靜態的(static),寄存器的(register)和外部的(extern)。auto變量:函數中的局部變量,如不專門聲明static,一般都是動態地分配存儲空間。自動變量:在調用該函數時系統會給他們分配存儲空間,一旦函數調用結束這些存儲空間就會自動釋放。關鍵字“auto”可以省略,不寫則隱含確定為“自動存儲類別”,屬于動態存儲方式。static聲明變量:用static聲明的靜態局部變量,在函數調用結束后不消失,反而保留當前的數據,在下一次該函數調用時,該變量現有的值就是上一次函數調用結束時的值。

一般用static聲明一個變量的作用有二:(1)對局部變量用static聲明,則為該變量分配的空間在整個程序執行期間始終存在。(2)對全部變量用static聲明,則該變量的作用域只限于本文件模塊,即被聲明的文件中。

eg:f(int a)       {           auto b=0;               //將b定義為auto類型。           static c=3;              //將c定義為static類型。           b=b+1,c=c+1;           return(a+b+c);        }      main()

 {        int a=2,i;        for(i=0;i<3;i++)         PRintf("%d",f(a));       }

在第一次調用f函數時b=0,c=3,第一次調用結束后b=1,c=4,a+b+c=7;執行完之后由于c是靜態局部變量,在函數調用結束后,它并不釋放,所以保留c=4。而b還是0。所以程序輸出7,8,9。

static還可以聲明函數,eg:static int fun(int a, int b)稱fun為內部函數,或者靜態函數。內部函數的使用只限于所在文件,而且不同文件中的同名內部函數互不干擾。register變量:一般變量的值都是存儲在內存中,(當程序需要用到哪一個變量的值,由控制器發出指令將內存中該變量的值送到運算器,完了如果需要存數,再從運算器將數據送到內存中存放。)所以就引出一個問題,如果我們進行一段頻繁的運算,則存儲變量的值肯定要花費不少時間,所以C語言允許將局部變量的值存放在寄存器中,這樣需要時就直接搬用,不必再進行過內存。提高運算速度。extern聲明外部變量:外部變量(即全局變量)是在函數的外部定義的。作用域為從變量的定義處開始,到本程序文件的結尾。可以在一個文件內聲明外部變量,如:

   main()     {       extern A,B;       printf("%d",max(A,B));     } int A=13,B=-8;也可以在多文件的程序中聲明外部變量。

extern還可聲明函數,eg:extern int fun(int a, int b);聲明的外部函數可供其他文件調用,在C中,定義函數時省略extern,則隱含為外部函數另附加一個兩個關鍵字const和volitate  別人問起,不能簡單說const表示常數,這樣會讓別人覺得很外行。或許可以說是只讀,其實也不完全正確。務必要弄清楚一下幾個定義的含義:const int a;       //a是一個常整型數int const a;      //a是一個整型常數const int *a;    //a是一個指向常整型數的指針,從這里可以看出整型數不可以修改,但指針可以。int * const a;   //a是一個指向整型數的常指針,整型數可以修改,指針不能修改。int const * a const;   //a是一個指向常整型數的常指針。

如果能正確回答這些問題,那么他就給我留下了一個好印象。順帶提一句,也許你可能會問,即使不用關鍵字 const,也還是能很容易寫出功能正確的程序,那么我為什么還要如此看重關鍵字const呢?我也如下的幾下理由:1). 關鍵字const的作用是為給讀你代碼的人傳達非常有用的信息,實際上,聲明一個參數為常量是為了告訴了用戶這個參數的應用目的。如果你曾花很多時間清理其它人留下的垃圾,你就會很快學會感謝這點多余的信息。(當然,懂得用const的程序員很少會留下的垃圾讓別人來清理的。)2). 通過給優化器一些附加的信息,使用關鍵字const也許能產生更緊湊的代碼。3). 合理地使用關鍵字const可以使編譯器很自然地保護那些不希望被改變的參數,防止其被無意的代碼修改。簡而言之,這樣可以減少bug的出現。關鍵字volatile有什么含意 并給出三個不同的例子。

一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變,這樣,編譯器就不會去假設這個變量的值了。精確地說就是,優化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值,而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個例子:1). 并行設備的硬件寄存器(如:狀態寄存器)2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables)3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認為這是區分C程序員和嵌入式系統程序員的最基本的問題。嵌入式系統程序員經常同硬件、中斷、RTOS等等打交道,所用這些都要求volatile變量。不懂得volatile內容將會帶來災難。假設被面試者正確地回答了這是問題(嗯,懷疑這否會是這樣),我將稍微深究一下,看一下這家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎?解釋為什么。2). 一個指針可以是volatile 嗎?解釋為什么。3). 下面的函數有什么錯誤:int square(volatile int *ptr){return *ptr * *ptr;}

下面是答案:

1). 是的。一個例子是只讀的狀態寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它。2). 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當一個中服務子程序修該一個指向一個buffer的指針時。3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方,但是,由于*ptr指向一個volatile型參數,編譯器將產生類似下面的代碼:int square(volatile int *ptr){int a,b;a = *ptr;b = *ptr;return a * b;}由于*ptr的值可能被意想不到地該變,因此a和b可能是不同的。結果,這段代碼可能返不是你所期望的平方值!正確的代碼如下:long square(volatile int *ptr){int a;a = *ptr;return a * a;

}

PS:

1、static的意思是函數第一次執行時對變量初始化,之后再調用就不再執行該變量初始化,而保留上一次執行的結果。

2、const int a; int const a; 這兩個寫法是等同的,表示a是一個int常量。

const int *a; 表示a是一個指針,可以任意指向int常量或者int變量,它總是把它所指向的目標當作一個int常量。也可以寫成int const* a;含義相同。int * const a; 表示a是一個指針常量,初始化的時候必須固定指向一個int變量,之后就不能再指向別的地方了。int const * a const;這個寫法沒有,倒是可以寫成int const * const a;表示a是一個指針常量,初始化的時候必須固定指向一個int常量或者int變量,之后就不能再指向別的地方了,它總是把它所指向的目標當作一個int常量。也可以寫成const int* const a;含義相同。
const char *p; 常量指針,指向一塊區域,這塊區域不可寫,只能讀。char * const p; 指針常量,指向一塊區域,這塊區域可讀可寫,但是指針的值初始后就不能改,類似于一般常量。3、volatile提醒編譯器它后面所定義的變量隨時都有可能改變,因此編譯后的程序每次需要存儲或讀取這個變量的時候,都會直接從變量地址中讀取數據。如果沒有volatile關鍵字,則編譯器可能優化讀取和存儲,可能暫時使用寄存器中的值,如果這個變量由別的程序更新了的話,將出現不一致的現象。下面舉例說明。在DSP開發中,經常需要等待某個事件的觸發,所以經常會寫出這樣的程序:

short flag;void test(){do1();while(flag==0);do2();}

    這段程序等待內存變量flag的值變為1(懷疑此處是0,有點疑問,)之后才運行do2()。變量flag的值由別的程序更改,這個程序可能是某個硬件中斷服務程序。例如:如果某個按鈕按下的話,就會對DSP產生中斷,在按鍵中斷程序中修改flag為1,這樣上面的程序就能夠得以繼續運行。但是,編譯器并不知道flag的值會被別的程序修改,因此在它進行優化的時候,可能會把flag的值先讀入某個寄存器,然后等待那個寄存器變為1。如果不幸進行了這樣的優化,那么while循環就變成了死循環,因為寄存器的內容不可能被中斷服務程序修改。為了讓程序每次都讀取真正flag變量的值,就需要定義為如下形式:volatile short flag;    需要注意的是,沒有volatile也可能能正常運行,但是可能修改了編譯器的優化級別之后就又不能正常運行了。因此經常會出現debug版本正常,但是release版本卻不能正常的問題。所以為了安全起見,只要是等待別的程序修改某個變量的話,就加上volatile關鍵字。


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