變量類型，變量做用域，變量存儲空間，變量生命週期

變量類型

常量是不可變的值，能夠用宏來定義，好比 #define PI 3.14

變量的值是能夠變化的，因爲編程的不一樣需求，對變量有各類要求，

　　好比：變量的生命週期，變量的初始狀態，變量的有效區域（做用域），變量的存儲地和存儲區域的大小。

爲了知足這些不一樣的編程需求，C語言發明者設置瞭如下變量：

　　1 不一樣數據類型的變量。好比 char，int，float等。（變量在內存中佔用地址大小由數據類型決定）

　　2 全局變量

　　3 局部變量

　　4 靜態變量：包括靜態全局變量和靜態局部變量

　　5 寄存器變量

　　6 外部變量 

C語言中，除了基本類型外，開發者能夠經過typedef來定義本身須要的數據類型。好比：

　　typedef int INT;

　　typedef unsigned int UINT;

　　typedef struct student

　　{

　　　　char *name;

　　　　int age;

　　}STUDENT;  

　　若是結構體student不用typedef重定義的話，定義結構體變量時：struct student stu1;  

　　使用typedef重定義之後，咱們只須要STUDENT stu1;便可。

 

　　1 全局變量。在函數外定義，可被全部函數使用。可是在多線程訪問時，須要注意多線程安全問題。

　　2 局部變量。在函數內部聲明。只有在函數執行時，局部變量才存在，函數執行完局部變量就消失。

　　3 靜態變量。分配在內存中的數據段中，在C程序運行的整個過程當中一直保留，靜態變量能夠定義成靜態全局變量和靜態局部變量。

　　　　①靜態全局變量在程序的整個運行期間都存儲且內存地址不會改變。

　　　　②靜態局部變量只在聲明它的函數內有效，且在下一次調用時還保留上次調用結束時的值（只初始化一次）。

　　4 寄存器變量。 寄存器變量存放在CPU的寄存器中，使用寄存器變量比內存變量操做速度快得多。

　　　　只有整型和字符型變量能夠定義爲寄存器變量。好比：

　　　　register int i;

　　　　register char c;

　　　　①因爲CPU中寄存器有限，儘可能減小使用寄存器的數量和佔用時間，用完立刻釋放。

　　　　②寄存器變量不能定義爲全局變量，也不能定義在結構體和類中。

　　　　③若是寄存器已經無可用資源，寄存器變量將轉化爲普通局部變量。

 

extern：

　　在大型程序中，會將一個大型的程序分紅多個獨立的模塊和文件分別編譯，而後統一連接在一塊兒。爲了解決全局變量和函數的共用問題，

引入了extern關鍵字。只須要在一個文件中定義全局變量和函數，在另外一個文件中要用到這些變量和函數時，只須要將那個文件中的變量和

函數說明覆制過來，而後在前面加上extern就能夠。這樣就等於告訴編譯器，這些變量和函數已經在別的文件中定義。

變量的存儲空間

　　代碼和數據，都要加載到內存中，才能被運行和訪問。X86系統中，內存的有效範圍爲4GB。

　　①高2GB內存地址爲內核空間，用來存放內核的代碼和數據

　　②低2GB爲用戶空間，運行進程的用戶態代碼，且低2GB的內存是進程私有空間，一個進程不能跨進程訪問別的進程空間的用戶態地址。

如圖所示，程序在內存中分爲以下幾部分：

1 .text 代碼段，這段是存放代碼的

2 .rdata 只讀數據段，不能修改，存放常量，字符常量，const常量。

3 .data 數據段 存放已經初始化好的全局變量和靜態變量

4  .bss 存放未初始化的全局變量和靜態變量

　　PS：.rdata，.data，.bss都是存放數據的段。.rdata段和.data段的值都在編譯的時候就肯定了，而且將值編譯進了

　　可執行文件，通過反彙編就能夠找到。已初始化的全局變量放在.data段，未初始化的變量放在bss段。

5 .stack 棧段，棧中存放普通的局部變量(非靜態局部變量)，形參，返回地址等。棧的大小有限制:

　　windows應用層棧大小默認爲1MB；普通內核棧的大小是固定的，由系統根據CPU架構決定，X86系統上12KB，X64系統24KB,安騰系統32KB

　　Linux應用層棧大小默認爲10MB，內核棧大小4KB或8KB

6 堆： 能夠存聽任意數據

綜上：

①全局初始化變量存放在靜態存儲區的.data段

②全局未初始化變量存放在靜態存儲區的.bss段

③局部變量存放在棧

④全局靜態變量和局部靜態變量存放在靜態存儲區的.data段和.bss段

⑤常量存放在靜態區的.rdata段。.rdata區域是隻讀內存，不能修改

⑥寄存器變量存放在寄存器中 (若是寄存器資源不夠，仍是放在內存中)

 

變量的做用域

變量的做用域指變量能在代碼什麼地方能夠被訪問到。

1 全局變量： 全部程序中的代碼都能訪問。

　　若是全局變量在一個源文件中定義，在另外一個源文件中訪問，須要用extern關鍵字導入。多線程訪問全局變量注意安全問題

2 靜態全局變量： 在同一個源文件中能夠訪問，不一樣源文件不可訪問，也不能用extern來導入。

3 局部變量：只能在函數內部訪問

4 靜態局部變量：只能函數內部訪問

5 寄存器變量：只能在函數內部訪問

變量的生命週期

變量的生命週期是指變量在程序運行期間的有效時間

1 全局變量：整個程序運行期間有效

2 靜態全局變量：整個程序運行期間有效

3 局部變量：函數範圍內或代碼塊範圍內有效

4 靜態局部變量：整個程序運行期間有效

5 寄存器變量：函數範圍內或代碼塊範圍內有效

　　

習題：分析下列程序中每一個變量的存儲位置，做用域，與生命週期 
int a = 0; 
char *p1; 
static int x = 10; 
void main(void) 
{ 
    int b = 0; 
    char s[] = "123"; 
    char *p2; 
    char *p3 = "hello, world"; 
    static int c =0; 
    p1 = (char *)malloc(128); 
    p2 = (char *)malloc(256); 
    free(p1); 
    free(p2); 
} 

分析與解答：下面給出了上面各變量的類型，存儲，做用域和生命週期的詳細的概括：
int a = 0; //全局初始化變量 
char *p1; //全局未初始化變量 
static int x = 10;//全局初始化靜態變量 
void main(void) 
{ 
    int b = 0; //局部變量 
    char s[] = "123"; //s局部變量，字符數組，用"123"字符串常量進行初始化 
    char *p2; //局部變量 
    char *p3 = "hello, world"; //p3局部變量，字符指針，指向"hello, world"字符串常量 
    static int c =0; //靜態局部變量，已初始化 
    p1 = (char *)malloc(128); //p1,p2指向堆 
    p2 = (char *)malloc(256); 
    free(p1); //顯示釋放p1,p2指向的堆內存 
    free(p2); 
}