12-变量类型

C语言有丰富的数据类型和运算符，因此计算能力非常强大，计算过程中使用的值一般用变量来存储。变量也是有分类型的，不同类型的变量有不同的存储类型、不同的生命周期、不同的作用域，C语言也提供了一些关键字来设置变量的属性(比如设置存储类型、生命周期)。

一、变量的作用域

C语言根据变量作用域的不同，将变量分为局部变量和全局变量。

1.局部变量

1> 定义：在函数内部定义的变量，称为局部变量。形式参数也属于局部变量。
2> 作用域：局部变量只在定义它的函数内部有效，即局部变量只有在定义它的函数内部使用，其它函数不能使用它。

2.全局变量

1> 定义：在所有函数外部定义的变量，称为全局变量。
2> 作用域：全局变量的作用范围是从定义变量的位置开始到源程序结束，即全局变量可以被在其定义位置之后的其它函数所共享。

  int a;
  
  int main ()
  {
      int b;
      return 0;
 }

第1行的变量a是全局变量，第5行的变量b是局部变量。

二、变量的存储类型

• 变量的存储类型就是指变量存储在什么地方。有3个地方可以用于存储变量：普通内存、运行时堆栈、硬件寄存器。变量的存储类型决定了变量何时创建、何时销毁以及它的值能保持多久，也就是决定了变量的生命周期。

• C语言根据变量的存储类型的不同，可以把变量分为：自动变量、静态变量、寄存器变量。

1.自动变量

1> 定义：自动变量是存储在堆栈中的。
2> 哪些是自动变量：被关键字auto修饰的局部变量都是自动变量，但是极少使用这个关键字，基本上是废的，因为所有的局部变量在默认情况下都是自动变量。
3> 生命周期：在程序执行到声明自动变量的代码块(函数)时，自动变量才被创建；当自动变量所在的代码块(函数)执行完毕后，这些自动变量就会自行销毁。如果一个函数被重复调用，这些自动变量每次都会重新创建。

  void test(int a, int b) {
      int c = a + b;
      
      auto int d;
  }

第1行的变量a、b，第2行的变量c、第4行的变量d都是自动变量。

2.静态变量

1> 定义：静态变量是存储在静态内存中的，也就是不属于堆栈。
2> 哪些是静态变量：

• 所有的全局变量都是静态变量
• 被关键字static修饰的局部变量也是静态变量
  3> 生命周期：静态变量在程序运行之前创建，在程序的整个运行期间始终存在，直到程序结束。

  #include <stdio.h>
  
  int a;
  
  void test() {
      static int b = 0;
      b++;
      
     int c = 0;
      c++;
      
      printf("b=%d, c=%d \n", b, c);
  }
  
  int main() {
      int i;
      // 连续调用3次test函数
      for (i = 0; i<3; i++) {
          test();
      }
      
      return 0;
23 }

• 第3行的变量a、第6行的变量b都是静态变量，第9行的变量c、第16行的变量i是自动变量。

• 因为第6行的变量b是静态变量，所以它只会被创建一次，而且生命周期会延续到程序结束。因为它只会创建一次，所以第6行代码只会执行一次，下次再调用test函数时，变量b的值不会被重新初始化为0。

• 注意：虽然第6行的变量b是静态变量，但是只改变了它的存储类型(即生命周期)，并没有改变它的作用域，变量b还是只能在test函数内部使用。

• 我们在main函数中重复调用test函数3次，输出结果为： 输出结果

3.寄存器变量

1> 定义：存储在硬件寄存器中的变量，称为寄存器变量。寄存器变量比存储在内存中的变量访问效率更高(默认情况下，自动变量和静态变量都是放在内存中的)

2> 哪些变量是寄存器变量：

• 被关键字register修饰的自动变量都是寄存器变量
• 只有自动变量才可以是寄存器变量，全局变量和静态局部变量不行
• 寄存器变量只限于int、char和指针类型变量使用

3> 生命周期：因为寄存器变量本身就是自动变量，所以函数中的寄存器变量在调用该函数时占用寄存器中存放的值，当函数结束时释放寄存器，变量消失。

4> 使用注意：

• 由于计算机中寄存器数目有限，不能使用太多的寄存器变量。如果寄存器使用饱和时，程序将寄存器变量自动转换为自动变量处理
• 为了提高运算速度，一般会将一些频繁使用的自动变量定义为寄存器变量，这样程序尽可能地为它分配寄存器存放，而不用内存

1 int main() {
2     register int a;
3     return 0;
4 }

第2行的变量a是个寄存器变量。

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三、程序实现

01-变量类型

int age;

void variable_types_test() {
    int age;
    age = 10;
}
void variable_types(void) {
    
    /*
     根据变量的作用域，可以分为：
     1.局部变量：
     1> 定义：在函数（代码块）内部定义的变量(包括函数的形参)
     2> 作用域：从定义变量的那一行开始，一直到代码块结束
     3> 生命周期：从定义变量的那一行开始分配存储空间，代码块结束后，就会被回收
     4> 没有固定的初始值
     
     2.全局变量
     1> 定义：在函数外面定义的变量
     2> 作用域：从定义变量的那一行开始，一直到文件结尾(能被后面的所有函数共享)
     3> 生命周期：程序一启动就会分配存储空间，程序退出时才会被销毁
     4> 默认的初始值就是0
     */
    
    printf("age = %d\n", age);// 0
    int age = 20;
    
    printf("age = %d\n", age);// 20
    variable_types_test();
    
    printf("age = %d\n", age);// 20
}

02-变量类型练习

// 全局变量：a、b、c
// 局部变量：v1、v2、e、f
// 变量a的初值是10
int a = 10;

// 变量b的初值是0
// 变量c的初值是20
int b , c = 20;

int variable_types_practice_sum(int v1, int v2) {
    return v1 + v2;
}

void variable_types_practice_test() {
    b++;
    
    int i = 0;
    i++;
    
    printf("b = %d, i = %d\n", b, i);
}

void variable_types_practice(void) {
    
    variable_types_practice_test();
    variable_types_practice_test();
    variable_types_practice_test();
    
    int e = 10;
    
    {
        {
            int f = 30;
        }
    }
}