从内存理解C语言中变量的存储类型

首先要来理解一下可执行文件加载进内存后形成的进程在内存中的结构，如下图：

代码区：存放CPU执行的机器指令，代码区是可共享，并且是只读的。

数据区：存放已初始化的全局变量、静态变量（全局和局部）、常量数据。

BBS区：存放的是未初始化的全局变量和静态变量。

栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、返回值和局部变量，在程序运行过程中实时分配和释放，栈区由操作系统自动管理，无须程序员手动管理。

堆区：堆是由malloc()函数分配的内存块，使用free()函数来释放内存，堆的申请释放工作由程序员控制，容易产生内存泄漏。

c语言中的存储类型有auto, extern, register, static 这四种，存储类型说明了该变量要在进程的哪一个段中分配内存空间，可以为变量分配内存存储空间的有数据区、BBS区、栈区、堆区。下面来一一举例看一下这几个存储类型：

1. auto存储类型

auto只能用来标识局部变量的存储类型，对于局部变量，auto是默认的存储类型，不需要显示的指定。因此，auto标识的变量存储在栈区中。示例如下：

[cpp]view plaincopy

1#include

2

3int main(void)

4{

5auto int i=1; //显示指定变量的存储类型

6int j=2;

7

8printf("i=%d\tj=%d\n",i,j);

9

10return 0;

11}

2. extern存储类型

extern用来声明在当前文件中引用在当前项目中的其它文件中定义的全局变量。如果全局变量未被初始化，那么将被存在BBS区中，且在编译时，自动将其值赋值为0，如果已经被初始化，那么就被存在数据区中。全局变量，不管是否被初始化，其生命周期都是整个程序运行过程中，为了节省内存空间，在当前文件中使用extern来声明其它文件中定义的全局变量时，就不会再为其分配内存空间。

示例如下：

[cpp]view plaincopy

12#include

13

14int i=5; //定义全局变量，并初始化

15

16void test(void)

17{

18printf("in subfunction i=%d\n",i);

19}

[cpp]view plaincopy

20#include

21

22extern i; //声明引用全局变量i

23

24int main(void)

25{

26printf("in main i=%d\n",i);

27test();

28return 0;

29}

[plain]view plaincopy

30$ gcc -o test test.c file.c #编译连接

31$ ./test #运行

[plain]view plaincopy

32结果：

33

34in main i=5

35in subfunction i=5

3. register存储类型

声明为register的变量在由内存调入到CPU寄存器后，则常驻在CPU的寄存器中，因此访问register变量将在很大程度上提高效率，因为省去了变量由内存调入到寄存器过程中的好几个指令周期。如下示例：

[cpp]view plaincopy

36#include

37

38int main(void)

39{

40register int i,sum=0;

41

42for(i=0;i<10;i++)

43sum=sum+1;

44

45printf("%d\n",sum);

46

47return 0;

48}

4. static存储类型

被声明为静态类型的变量，无论是全局的还是局部的，都存储在数据区中，其生命周期为整个程序，如果是静态局部变量，其作用域为一对{}内，如果是静态全局变量，其作用域为当前文件。静态变量如果没有被初始化，则自动初始化为0。静态变量只能够初始化一次。示例如下：

[cpp]view plaincopy

49#include

50

51int sum(int a)

52{

53auto int c=0;

54static int b=5;

55

56c++;

57b++;

58

59printf("a=%d,\tc=%d,\tb=%d\t",a,c,b);

60

61return (a+b+c);

62}

63

64int main()

65{

66int i;

67int a=2;

68for(i=0;i<5;i++)

69printf("sum(a)=%d\n",sum(a));

70return 0;

71}

[plain]view plaincopy

72$ gcc -o test test.c

73$ ./test

74a=2, c=1, b=6 sum(a)=9

75a=2, c=1, b=7 sum(a)=10

76a=2, c=1, b=8 sum(a)=11

77a=2, c=1, b=9 sum(a)=12

78a=2, c=1, b=10 sum(a)=13

6. 字符串常量

字符串常量存储在数据区中，其生存期为整个程序运行时间，但作用域为当前文件，示例如下：

[cpp]view plaincopy

79#include

80

81char *a="hello";

82

83void test()

84{

85char *c="hello";

86

87if(a==c)

88printf("yes,a==c\n");

89else

90printf("no,a!=c\n");

91}

92

93int main()

94{

95char *b="hello";

96char *d="hello2";

97

98if(a==b)

99printf("yes,a==b\n");

100else

101printf("no,a!=b\n");

102

103test();