C语言全局变量和局部变量总结

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-----2016年11月18日

第一部分问题：

今天一个小伙伴问我一个问题，如图程序1：

咋一看没有问题啊，后来想想确实有问题，这个c=a+a;似乎是语句，必须在函数体内才能执行，后来就看到这么一句话：

赋值语句需要有函数执行,c语言最基本的执行体是函数,你可以初始化,但不能在函数体外赋值。

在VC++中，确实出错，指针的地方出错，错误提示：

错误说的是：初始化必须是一个常量。

然后我就去掉运算的c。如图程序2：

显示可以正常运行的。然后就比较郁闷，就问了QQ好友（矩阵）。正确答案如下：

函数体外只能进行初始化，不能进行赋值运算。如图程序3：

提示的错误是：变量a被重复赋初值。

其实正确的理解就是：函数体外只能进行初始化，不能进行赋值运算。为什么第二个程序可以执行？

因为，C语言执行过程中，对代码进行了优化，把程序2中的 int a; a=10; 优化为一句话：int a=10;这就是初始化。所以程序2是正确的，程序3中，初始化过程中：int a=10;int a=17;肯定就出错了。重复初始化。程序1中，语句必须在函数体内执行，函数体外只能进行初始化。

第二部分全局变量与局部变量

定义：

局部变量（Local Variable）：定义在函数体内部的变量，作用域仅限于函数体内部。离开函数体就会无效。再调用就是出错。

全局变量（Global Variable）:定义：所有的函数外部定义的变量，它的作用域是整个程序，也就是所有的源文件，包括.c和.h文件。

全局变量的例子，如图程序4：

提示的错误是变量 x 没有定义，原因是：

C语言代码是从前往后依次执行的，由于 x 定义在函数 func1() 之后，所以在 func1() 内无效；修改程序如下，程序5：

可以看出，输出正确的答案，所以全局变量必须定义在我们需要用它的函数体之前。

然后，在看下局部变量：

注意事项：

①在main函数中定义的变量也是局部变量，只能在main函数中使用；同时，main函数中也不能使用其他函数中定义的变量。main函数也是一个函数，与其它函数地位平等。

②形参变量、在函数体内定义的变量都是局部变量，实参给形参传值的过程也就是给局部变量赋值的过程。

③可以在不同的函数中使用相同的变量名，它们表示不同的数据，分配不同的内存，互补干扰，也不会发生混乱。

④在语句块（由一对{}包含的若干条语句）中也可以定义变量，它的作用域只限于当前的语句块。

一道综合练习题：

①先调用fun1()，在fun1()中，有局部变量n,所以输出的结果是 n:20;

②对于fun2()，使用了形参，形参的作用范围也是整个函数内（实参给形参传值的过程也就是给局部变量赋值的过程），所以输出的结果是 n:30;

③对于fun3()，没有局部变量，所以全局变量定义的 n 对所有的函数都可见。所以输出的结果是 n:10;

④根据局部变量注意事项第四条。所以输出的结果是 n:40;

⑤3C语言规定，只能从小的作用域向大的作用域中去寻找变量，而不能反过来，使用更小的作用域中的变量。对于 main() 函数，即使代码块中的 n 离输出语句更近，但它仍然会使用 main() 函数开头定义的 n，所以输出结果是 30。

所以结果是：

第三部分内存的分区和变量的存储

内存中供用户使用的存储空间分为三部分：程序区、静态存储区、动态存储区。

变量的分类：

①从空间上分配：从变量的作用域可以分成：局部变量和全局变量。

②从变量的存在时间（生存周期）可以分成：静态存储和动态存储。

静态存储：程序在运行期间分配固定的存储方式。

动态存储：程序在运行期间根据需要动态的分配存储空间。

全局变量全部存储在静态存储区。在程序开始执行过程中给全局变量分配空间，程序执行完毕就释放空间。程序执行过程中固定的分配空间，而不需要动态进行分配是释放。

动态存储区主要存放以下数据：函数的形参、自动变量（没有加static的局部变量）、函数调用的现场现场保护和返回值。

动态存储区的数据，在函数开始调用时分配动态存储空间，函数结束时释放这些空间。

C语言中每个变量有两个属性：第一数据类型；第二存储属性。

auto 变量：

函数中的局部变量，如果不专门的声明为 static存储，都是动态分配存储空间。数据存储在动态存储区内。函数中的形参和函数中的变量都属于此类，调用该函数时候系统自动的分配空间，在函数结束的时候，释放该空间。这些局部变量被称为自动变量。自动变量用 auto关键字声明（可以省略auto ）。

static 变量：

有时候希望我们调用的函数在释放的时候不消失能保留原值，这就需要定义为静态局部变量。用关键字 static声明。
看一段程序：

对静态局部变量的说明：
1)静态局部变量属于静态存储类别，在静态存储区内分配存储单元。在程序整个运行期间都不释放。而自动变量（即动态局部变量）属于动态存储类别，占动态存储空间，函数调用结束后即释放。
2)静态局部变量在编译时赋初值，即只赋初值一次；而对自动变量赋初值是在函数调用时进行，每调用一次函数重新给一次初值，相当于执行一次赋值语句。
3)如果在定义局部变量时不赋初值的话，则对静态局部变量来说，编译时自动赋初值0（对数值型变量）或空字符（对字符变量）。而对自动变量来说，如果不赋初值则它的值是一个不确定的值。

register变量
为了提高效率，C语言允许将局部变量得值放在CPU中的寄存器中，这种变量叫“寄存器变量”，用关键字register作声明。

说明：
1) 只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量；
2)一个计算机系统中的寄存器数目有限，不能定义任意多个寄存器变量；
3)局部静态变量不能定义为寄存器变量。

用extern声明外部变量
外部变量（即全局变量）是在函数的外部定义的，它的作用域为从变量定义处开始，到本程序文件的末尾。如果外部变量不在文件的开头定义，其有效的作用范围只限于定义处到文件终了。如果在定义点之前的函数想引用该外部变量，则应该在引用之前用关键字extern对该变量作“外部变量声明”。表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明，就可以从“声明”处起，合法地使用该外部变量。

extern 例子：

在 main 函数体外定义的变量，A 、B（外部变量：它的作用域为从变量定义处开始，到本程序文件的末尾。）。想要在main中引用必须加关键字：extern 。

第三部分：C语言的堆与栈

和栈的第一个区别就是申请方式不同：栈（英文名称是stack）是系统自动分配空间的，例如我们定义一个 char a；系统会自动在栈上为其开辟空间。而堆（英文名称是heap）则是程序员根据需要自己申请的空间，例如malloc（10）；开辟十个字节的空间。由于栈上的空间是自动分配自动回收的，所以栈上的数据的生存周期只是在函数的运行过程中，运行后就释放掉，不可以再访问。而堆上的数据只要程序员不释放空间，就一直可以访问到，不过缺点是一旦忘记释放会造成内存泄露。

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