存储持续性、作用域、链接性

自动存储持续性:在函数定义中声明的变量(包括函数参数)的存储持续性为自动的。它们在程序开始执行其所属的函数或代码块时被创建，在执行完函数或代码块时,它们使用的内存被释放。C++有两种存储持续性为自动的变量。
静态存储持续性:在函数定义外定义的变量和使用关键字static定义的变量的存储持续性都为静态。它们在程序整个运行过程中都存在。C+ +有3种存储持续性为静态的变量。线程存储持续(C++11) :当前,多核处理器很常见，这些CPU可同时处理多个执行任务。这让程序能够将计算放在可并行处理的不同线程中。如果变量是使用关键字thread_ local声明的，则其生命周期与所属的线程一样长。
动态存储持续性:用new运算符分配的内存将一直存在，直到使用delete运算符将其释放或程序结束为止。这种内存的存储持续性为动态,有时被称为自由存储( free store )或堆( heap )

1.自动存储持续性

1.1.自动变量的初始化

1.2.自动变量和栈

了解典型的C+ +编译器如何实现自动变量有助于更深入地了解自动变量。由于自动变量的数目随函数的开始和结束而增减,因此程序必须在运行时对自动变量进行管理。常用的方法是留出一段内存,并将其视为栈，以管理变量的增减。之所以被称为栈,是由于新数据被象征性地放在原有数据的上面(也就是说,在相邻的内存单元中,而不是在同一个内存单元中) ,当程序使用完后,将其从栈中删除。栈的默认长度取决于实现，但编译器通常提供改变栈长度的选项。程序使用两个指针来跟踪栈,一个指针指向栈底一栈的开始位置，另一个指针指向堆项下一个可用内存单元。当函数被调用时,其自动变量将被加入到栈中,栈顶指针指向变量后面的下一个可用的内存单元。函数结束时，栈顶指针被重置为函数被调用前的值，从而释放新变量使用的内存。

栈是LIFO (后进先出)的，即最后加入到栈中的变量首先被弹出。这种设计简化了参数传递。函数调用将其参数的值放在栈顶,然后重新设置栈顶指针。被调用的函数根据其形参描述来确定每个参数的地址。

1.3.寄存器变量

2.静态持续变量

和C语言一样，C++也为静态存储持续性变量提供了3种链接性:外部链接性(可在其他文件中访问)、内部链接性(只能在当前文件中访问)和无链接性(只能在当前函数或代码块中访问)。这3种链接性都在整个程序执行期间存在，与自动变量相比，它们的寿命更长。由于静态变量的数目在程序运行期间是不变的，因此程序不需要使用特殊的装置(如栈)来管理它们。编译器将分配固定的内存块来存储所有的静态变量，这些变量在整个程序执行期间一直存在。另外，如果没有显式地初始化静态变量，编译器将把它设置为0。在默认情况下,静态数组和结构将每个元素或成员的所有位都设置为0。

例子

正如前面指出的，所有静态持续变量(上述示例中的global、one_ file和count )在整个程序执行期间都存在。在funct1()中声明的变量count的作用域为局部，没有链接性，这意味着只能在funct1()函数中使用它，就像自动变量lam一样。然而，与llama不同的是，即使在funct1()函数没有被执行时，count也留在内存中。global和one_ file的作用域都为整个文件，即在从声明位置到文件结尾的范围内都可以被使用。具体地说，可以在main(、funct1()和funct2()中使用它们。由于one_ file的链接性为内部,因此只能在包含上述代码的文件中使用它；由于global的链接性为外部，因此可以在程序的其他文件中使用它。

5种变量存储方式

3.静态持续性，外部链接性

链接性为外部的变量通常简称为外部变量，它们的存储持续性为静态，作用域为整个文件。外部变量是在函数外部定义的，因此对所有函数而言都是外部的。例如，可以在main()前面或头文件中定义它们。可以在文件中位于外部变量定义后面的任何函数中使用它，因此外部变量也称全局变量( 相对于局部的自动变量)。

3.1单定义规则

3.2 全局变量和局部变量

既然可以选择使用全局变量或局部变量，那么到底应使用哪种呢?首先，全局变量很有吸引力，因为所有的函数能访问全局变量，因此不用传递参数。但易于访问的代价很大——程序不可靠。计算经验表明，程序越能避免对数据进行不必要的访问，就越能保持数据的完整性。通常情况下，应使用局部变量，应在需要知晓时才传递数据，而不应不加区分地使用全局变量来使数据可用。读者将会看到，OOP在数据隔离方面又向前迈进了一步。然而，全局变量也有它们的用处。例如，可以让多个函数可以使用同一一个数据块(如月份名数组或原子量数组)。外部存储尤其适于表示常量数据，因为这样可以使用关键字const来防止数据被修改。

4.静态持续性，内部链接性

将static限定符用于作用域为整个文件的变量时，该变量的链接性将为内部的。在多文件程序中,内部链接性和外部链接性之间的差别很有意义。链接性为内部的变量只能在其所属的文件中使用；但常规外部变量都具有外部链接性，即可以在其他文件中使用，如前面的示例所示。

注意:在多文件程序中，可以在一个文件(且只能在一一个文件)中定义一个外部变量。使用该变量的其他文件必须使用关键字extern声明它。

正确示例

两个程序的输出

5.静态存储持续性，无链接性

至此，介绍了链接性分别为内部和外部、作用域为整个文件的变量。接下来介绍静态持续家族中的第三个成员——无链接性的局部变量。这种变量是这样创建的，将static限定符用于在代码块中定义的变量。在代码块中使用static时,将导致局部变量的存储持续性为静态的。这意味着虽然该变量只在该代码块中可用,但它在该代码块不处于活动状态时仍然存在。因此在两次函数调用之间，静态局部变量的值将保持不变。另外,如果初始化了静态局部变量，则程序只在启动时进行一次初始化。以后再调用函数时，将不会像自动变量那样再次被初始化。

6.函数和链接性

和变量一样，函数也有链接性，虽然可选择的范围比变量小。和C语言一样，C++不允许在个函数中定义另外一一个函数，因此所有函数的存储持续性都自动为静态的，即在整个程序执行期间都一直存在。在默认情况下，函数的链接性为外部的，即可以在文件间共享。实际上，可以在函数原型中使用关键字extern来指出函数是在另一个文件中定义的，不过这是可选的(要让程序在另一个文件中查找函数，该文件必须作为程序的组成部分被编译，或者是由链接程序搜索的库文件)。还可以使用关键字static将函数的链接性设置为内部的，使之只能在一个文件中使用。必须同时在原型和函数定义中使用该关键字:

这意味着该函数只在这个文件中可见，还意味着可以在其他文件中定义同名的的函数。和变量一样，在定义静态函数的文件中，静态函数将覆盖外部定义，因此即使在外部定义了同名的函数，该文件仍将使用静态函数。

单定义规则也适用于非内联函数，因此对于每个非内联函数，程序只能包含一一个定义。对于链接性为外部的函数来说，这意味着在多文件程序中，只能有一个文件 (该文件可能是库文件，而不是您提供的 )包含该函数的定义，但使用该函数的每个文件都应包含其函数原型。

内联函数不受这项规则的约束，这允许程序员能够将内联函数的定义放在头文件中。这样，包含了头文件的每个文件都有内联函数的定义。然而，C++要求同一个函数的所有内联定义都必须相同。

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