学点 C 语言(34): 函数 关于变量(auto、static、register、extern、volatile、restrict)

1. 局部变量:

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局部变量也叫自动变量, 它声明在函数开始, 生存于栈, 它的生命随着函数返回而结束.

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#include <stdio.h>

int main(void)
{
    auto int i = 9; /* 声明局部变量的关键字是 auto; 因可以省略, 几乎没人使用 */   

    printf("%d\n", i);  
    getchar();
    return 0;
}

2. 全局变量:

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全局变量声明在函数体外, 一般应在函数前; 每个函数都可以使用它, 不过全局变量应尽量少用.

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#include <stdio.h>

void add(void);
void mul(void);

int gi = 3; /* 全局变量 */

int main(void)
{    
    printf("%d\n", gi);  /* 3  */

    add();
    printf("%d\n", gi);  /* 5  */

    mul();
    printf("%d\n", gi);  /* 10 */
      
    getchar();
    return 0;
}

void add(void) {
    gi += 2;
}

void mul(void) {
    gi *= 2;
}

全局变量会被初始化为空, 而局部变量在没有赋值前是一个垃圾值:

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#include <stdio.h>

int gi; /* 全局变量 */

int main(void)
{
    int i; /* 句柄变量 */
    
    printf("%d, %d\n", gi, i);
      
    getchar();
    return 0;
}

当全局变量与局部变量重名时, 使用的是局部变量:

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#include <stdio.h>

int a = 111, b = 222;

int main(void)
{
    int a = 123;
    printf("%d,%d\n", a, b); /* 123,222*/

    getchar();    
    return 0;
}

3. static 关键字:

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用 static 关键字修饰的局部变量是静态局部变量;
静态局部变量存值如同全局变量, 区别在于它只属于拥有它的函数; 它也会被初始化为空.

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#include <stdio.h>

void fun1(void);
void fun2(void);

int main(void)
{    
    int i;
    
    for (i = 0; i < 10; i++) fun1();
    printf("---\n");
    for (i = 0; i < 10; i++) fun2();
    
    getchar();
    return 0;
}

void fun1(void) {
    int n = 0;        /* 一般的局部变量 */
    printf("%d\n", n++);
}

void fun2(void) {
    static int n;     /* 静态局部变量; 会被初始化为空 */
    printf("%d\n", n++);
}

用 static 关键字修饰的全局变量是静态全局变量; 静态全局变量只能用于定义它的单元.

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//譬如在 File1.c 里面定义了:
static int num = 99;  /* 去掉前面的 static 其他单元才可以使用 */

//在 File2.c 里使用:
#include <stdio.h>

extern int num;

int main(void)
{    
    printf("%d\n", num);
 
    getchar();
    return 0;
}

用静态变量记录函数被调用的次数:

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#include <stdio.h>

int fun(void);

int main(void)
{    
    int i;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        printf("函数被调用了 %2d 次;\n", fun());
    }     
    getchar();
    return 0;
}

int fun(void) {
    static int n;
    return ++n;
}

4. 寄存器变量(register):

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书上说寄存器变量会尽量把变量放到寄存器(而不是栈或堆), 从而加快存取速度, 我试了一下, 效果一般般.

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#include <stdio.h>
#include <time.h>

#define TIME 1000000000

int m, n = TIME; /* 全局变量 */

int main(void)
{   
    time_t start, stop;

    register int a, b = TIME; /* 寄存器变量 */
    int x, y = TIME;          /* 一般变量   */
    
    time(&start);
    for (a = 0; a < b; a++);
    time(&stop);
    printf("寄存器变量用时: %d 秒\n", stop - start);

    time(&start);
    for (x = 0; x < y; x++);
    time(&stop);
    printf("一般变量用时: %d 秒\n", stop - start);

    time(&start);
    for (m = 0; m < n; m++);
    time(&stop);
    printf("全局变量用时: %d 秒\n", stop - start);
 
    getchar();
    return 0;
}

4. extern 关键字:

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使用外部全局变量应该用 extern 重新声明一下;
如果不使用 extern, 将是重新定义;
在链接阶段, 同一程序中不同单元的全局变量是共用的所以不能重新定义;
本例为了省事并没有涉及另一个文件, 只是把变量放在文件尾模拟了一下.

另外, extern 主要还是用于函数.

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#include <stdio.h>

extern int g1;

int main(void)
{    
    extern int g2;

    printf("%d,%d\n", g1,g2);  
    getchar();
    return 0;
}

int g1 = 77;
int g2 = 88;

5. volatile 关键字:

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程序在使用变量时, 特别是连续多次使用变量时, 一般是载入寄存器, 直接从寄存器存取, 之后再还回内存;
但如果此变量在返回内存时, 假如内存中的值已经改变了(从外部修改了)怎么办?
为了避免这种情况的发生, 可以用 volatile 说明此变量, 以保证变量的每次使用都是直接从内存存取.
但这样肯定会影响效率, 幸好它并不常用.

另外: 如果 const volatile 同时使用, 这表示此变量只接受外部的修改.

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#include <stdio.h>

volatile int num = 123;

int main(void)
{    
    printf("%d\n", num);
    getchar();
    return 0;
}

6. restrict 关键字:

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restrict 有点和 volatile 相反; 不过 restrict 只是对指针.
好像 C++Builder 2009 并不支持它, 暂时无法测试.

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