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

1. 局部变量:

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.

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:

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.

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:

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:

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:

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.

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.
//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:

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):

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.

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:

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.

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:

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.

include <stdio.h>

volatile int num = 123;

int main(void)
{

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

}

6. restrict 关键字:

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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