C语言作用域、链接属性和存储类型

C/C++中作用域详解

作用域

编译器可以确认的4种作用域-代码块作用域、文件作用域、函数作用域和原型作用域，一般来说，标识符(包括变量名和函数名)声明的位置决定它的作用域。

（1）代码块作用域

一对花括号成为一个代码块，任何在代码块开始位置声明的标识符（不包括代码块的函数名）具有代码块作用域。

代码块处于嵌套状态时，声明于内层代码块的标识符的作用域到达该代码块的尾部（包括花括号）便终止。注意：如果内层代码块的某个变量与外层相同，内层会将外层的变量隐藏，即内层代码块无法访问到外层标识符。

（2）文件作用域

任何在所有代码块之外声明的标识符都具有文件作用域，表示从声明之处到源文件结尾都是可以访问的，包括定义的函数名，函数名本身不属于代码块。

（3）原型作用域

原型作用域只适用于函数原型中的参数名。

（4）函数作用域

这种作用域只适用于语句标签，如goto语句。

链接属性

标识符的链接属性决定处理在不同文件中出现的标识符，一共分三种-external（外部），internal(内部)和none(无)。

internal属性的标识符在同一个源文件内所有的声明都指向同一个实体，但不同文件的多个声明则表示不同的实体，比如static声明的变量和函数的链接属性。

external属性的标识符不论声明多少次，位于几个源文件都表示同一个实体，比如extern声明的变量和函数，或者缺省情况下的全局变量。

none属性的标识符，比如代码块中声明的局部变量。

extern和static用于在声明中修改标识符的链接属性：比如为external属性的标识符前加static则会变成internal，注意：非外部链接的变量前加static，将不会改变链接属性，比如局部变量前加static会变成静态局部变量；extern关键字表示可以访问在其他位置（全局变量）定义的这个实体，但需要注意如果一个变量声明于代码内部，extern关键字将使它引用全局变量而不是局部变量。

存储类型

变量的存储类型是指存储变量值的内存类型，变量的存储类型决定变量何时创建，何时销毁以及它的值将保持多久。普通内存、运行时堆栈、硬件寄存器可以存储变量。

凡是在代码块之外声明的变量总是存储在静态内存中，也就是不属于堆栈的内存，这类变量称为静态变量，静态变量在程序运行之前创建，程序运行期间都会存在，程序结束则销毁，他始终保持原有值，除非被赋予其他值。

代码块内部声明的变量的缺省存储类型是自动变量，存储于堆栈中，每次调用时执行到声明变量的代码块时才创建，离开时便销毁。反复调用时，他们的值并不是上次执行的值。变量前加static会变成静态变量，但不会改变其作用域。函数的形参不能声明为静态，因为实参总是在堆栈中传递给函数。

register寄存器变量，表示变量存储在寄存器中而不是内存中，用于自动变量的声明，这并不能保证将变置在寄存器中，甚至也不能保证提高访问速度。这只是对编译器的一个暗示。

使用register变量是有限制的：(1) 不可能得到或计算register 变量的地址; (2) register变量只能在一个块中声明（不可能有全局的或静态的register变量）。然而可以在一个函数中（即在参数表中）使用register变量作为一个形式参数。

自动变量和静态变量的初始化也有差异，静态变量只在程序开始时执行一次，若不显式的初始化，将被初始化为0，每次调用时自动变量的存储位置可能不同，因此没有显式初始化的值。

变量的作用域

静态变量主要是全局变量、静态全局变量、静态局部变量，自动变量分为局部变量，寄存器变量

(1) 全局变量：

全局变量是在所有函数体的外部定义的，程序的所在部分（甚至其它文件中的代码）都可以使用。全局变量不受作用域的影响（也就是说，全局变量的生命期一直到程序的结束）。

(2) 局部变量：

局部变量出现在一个作用域内，它们是局限于一个函数的。

(3) 寄存器变量

寄存器变量是一种局部变量。关键字register告诉编译器“尽可能快地访问这个变量”。加快访问速度取决于现实，但是，正如名字所暗示的那样，这经常是通过在寄存器中放置变量来做到的。这并不能保证将变置在寄存器中，甚至也不能保证提高访问速度。这只是对编译器的一个暗示。

(4) 静态变量

关键字static有一些独特的意义。通常，函数中定义局部变量在函数中作用域结束时消失。当再次调用这个函数时，会重新创建变量的存储空间，其值会被重新初始化。如果想使局部变量的值在程序的整个生命期里仍然存在，我们可以定义函数的局部变量为static(静态的)，并给它一个初始化。初始化只在函数第一次调用时执行，函数调用之间变量的值保持不变，这种方式，函数可以“记住”函数调用之间的一些信息片断。这也就是所谓的静态局部变量，具有局部作用域，它只被初始化一次，自从第一次被初始化直到程序运行结束都一直存在，它和全局变量的区别在于全局变量对所有的函数都是可见的，而静态局部变量只在定义自己的函数体内始终可见。

我们可能奇怪为什么不使用全局变量。static局部变量的优点是在函数范围之外它是不可用的，所以它不可能被轻易改变。这会使错误局部化。

此外同样存在静态全局变量，具有全局作用域，它与全局变量的区别在于如果程序包含多个文件的话，它作用于定义它的文件里，不能作用到其它文件里，即被static关键字修饰过的变量具有文件作用域。这样即使两个不同的源文件都定义了相同名字的静态全局变量，它们也是不同的变量。

从分配内存空间看：全局变量，静态局部变量，静态全局变量都在静态存储区分配空间，而局部变量在栈里分配空间。

注意：在程序中不要使用过多的全局变量，尽量用静态局部变量进行替代。