【C/C++】变量

变量定义就是告诉编译器在何处创建变量的存储，以及如何创建变量的存储。变量定义指定一个数据类型，并包含了该类型的一个或多个变量的列表。

变量声明向编译器保证变量以给定的类型和名称存在，这样编译器在不需要知道变量完整细节的情况下也能继续进一步的编译。变量声明只在编译时有它的意义，在程序连接时编译器需要实际的变量声明。

当使用多个文件且只在其中一个文件中定义变量时（定义变量的文件在程序连接时是可用的），变量声明就显得非常有用。可以使用 extern 关键字在任何地方声明一个变量。虽然可以在 C++ 程序中多次声明一个变量，但变量只能在某个文件、函数或代码块中被定义一次。

C++变量类型

变量其实只不过是程序可操作的存储区的名称。C++ 中每个变量都有指定的类型，类型决定了变量存储的大小和布局，该范围内的值都可以存储在内存中，运算符可应用于变量上。

变量的名称可以由字母、数字和下划线字符组成。它必须以字母或下划线开头。大写字母和小写字母是不同的，因为 C++ 是大小写敏感的。

类型	描述
bool	存储值 true 或 false。
char	通常是一个八位字节（一个字符）。这是一个整数类型。
int	对机器而言，整数的最自然的大小。
float	单精度浮点值。单精度是这样的格式，1位符号，8位指数，23位小数。
double	双精度浮点值。双精度是1位符号，11位指数，52位小数。
void	表示类型的缺失。
wchar_t	宽字符类型。

C++ 也允许定义各种其他类型的变量，比如枚举、指针、数组、引用、数据结构、类等等。

C++ 中有两种类型的表达式：

• 左值（lvalue）：指向内存位置的表达式被称为左值（lvalue）表达式。左值可以出现在赋值号的左边或右边。
• 右值（rvalue）：术语右值（rvalue）指的是存储在内存中某些地址的数值。右值是不能对其进行赋值的表达式，也就是说，右值可以出现在赋值号的右边，但不能出现在赋值号的左边。

变量是左值，因此可以出现在赋值号的左边。数值型的字面值是右值，因此不能被赋值，不能出现在赋值号的左边。

作用域

作用域是程序的一个区域，一般来说有三个地方可以定义变量：

• 在函数或一个代码块内部声明的变量，称为局部变量。它们只能被函数内部或者代码块内部的语句使用。

• 在函数参数的定义中声明的变量，称为形式参数。

• 在所有函数外部声明的变量，称为全局变量。在所有函数外部定义的变量（通常是在程序的头部），称为全局变量。全局变量的值在程序的整个生命周期内都是有效的。

  全局变量可以被任何函数访问。也就是说，全局变量一旦声明，在整个程序中都是可用的。

在程序中，局部变量和全局变量的名称可以相同，但是在函数内，局部变量的值会覆盖全局变量的值。在一个函数体内可以存在重名的变量，前提是它们的作用域不同。

全局变量和和局部变量同名时，可通过域名在函数中引用到全局变量，不加域名解析则引用局部变量

当局部变量被定义时，系统不会对其初始化，必须自行对其初始化。

定义全局变量时，系统会自动初始化为下列值：

数据类型	初始化默认值
int	0
char	'\0'
float	0
double	0
pointer	NULL

存储类型

C语言中变量的存储类型分为两种：动态存储和静态存储。

其存储类型说明符有auto、static、register和extern。

其中auto和register所说明的变量是动态存储类型的变量，该类变量只有在使用时系统才为其分配内存单元。

而static和extern所说明的变量是静态存储类型的变量，程序运行时系统就会为该类变量分配存储单元。

在动态存储去中一般存放以下三类参数：

• 1.函数的形式参数【在调用函数时给形参分配存储空间】
• 2.函数中定义的局部变量（未加static类型的）---》自动变量auto
• 3.函数调用时的现场保护和返回地址---》寄存器变量register

自动变量和寄存器变量在函数内的可见性和存在性是一致的，即在函数执行期间，变量是存在的，且可以被引用。在函数外的可见性和存在性也是一致的，即离开函数后，变量不存在，不能被引用。

一个C程序（*.EXE）由若干个C文件（*.C）组成，一个（*.C）文件由若干个C函数组成。函数内、外均可（根据需要）定义或声明变量。

【按存储类型划分】auto、static/register（动态、静态/寄存器变量）

变量定义一般格式：[存储类型]数据类型变量表

auto：动态：（[存储类型]缺省时，系统默认为动态；）
位置：动态区
特点：程序运行时动态分配，每次调用时都重新赋初值，调用不赋初值时，其值不确定。

static：静态：
位置：静态区
特点：程序编译时静态分配，每次调用时不再重新赋初值，保留最后一次调用的值。

二者区别：存储位置不同

register：寄存器：
位置：在CPU内；
特点：速度快；
补充说明：一般不用认为进行存储类型声明，系统编译时，根据需要自动声明register类型）

Static：用于变量和函数时的不同意义

1.Static：用于变量时，共性是：静态存储
（1）用于外部变量：代表是本*.C文件内私有变量，且静态存储

其他*.C（即使用extern声明也）不能调用

（2）用于内部变量：代表是本函数内私有变量，且静态存储

2.Static：用于函数时，代表是本*。C文件私有函数，其他*。C（即使用extern声明也）不能调用

Static：静态的：用于外部变量或函数时，代表作用域；用于内部变量时，代表生存周期

存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区：全局变量和 static 变量，只不过和全局变量比起来，static 可以控制变量的可见范围，说到底 static 还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见。

PS：如果作为 static 局部变量在函数内定义，它的生存期为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。

C++ 全局变量、局部变量、静态全局变量、静态局部变量的区别

C++ 变量根据定义的位置的不同的生命周期，具有不同的作用域，作用域可分为 6 种：全局作用域，局部作用域，语句作用域，类作用域，命名空间作用域和文件作用域。

从作用域看：

全局变量具有全局作用域。全局变量只需在一个源文件中定义，就可以作用于所有的源文件。当然，其他不包含全局变量定义的源文件需要用extern 关键字再次声明这个全局变量。
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，而静态局部变量只对定义自己的函数体始终可见。
局部变量也只有局部作用域，它是自动对象（auto），它在程序运行期间不是一直存在，而是只在函数执行期间存在，函数的一次调用执行结束后，变量被撤销，其所占用的内存也被收回。
静态全局变量也具有全局作用域，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。
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。这两者在存储方式上并无不同。这两者的区别虽在于非静态全局变量的作用域是整个源程序，当一个源程序由多个源文件组成时，非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 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。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内，只能为该源文件内的函数公用，因此可以避免在其它源文件中引起错误。
 1)、静态变量会被放在程序的静态数据存储区（数据段）(全局可见)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。
从以上分析可以看出， 把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域，限制了它的使用范围。因此static 这个说明符在不同的地方所起的作用是不同的。应予以注意。

Tips:
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，因为他们都放在静态数据存储区，全局可见；
D、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(这样的函数被称为：带“内部存储器”功能的的函数)
E、函数中必须要使用static变量情况: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。
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static 全局变量:改变作用范围，不改变存储位置
static 局部变量：改变存储位置，不改变作用范围

静态函数 ：在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同，它只能在声明它的文件当中可见，不能被其它文件使用。
如果在一个源文件中定义的函数，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，这种函数也称为内部函数。定义一个内部函数，只需在函数类型前再加一个“static”关键字即可。

可见性和存在性

可见性就是在在什么地方可以调用，能调用的地方就是可见，而存在性，就是在什么地方什么时候初始化，然后使用完后在什么地方什么时候释放，存在性一般是在运行时的生命周期内起作用的。