参考资料：高教版《全国计算机等级考试二级教程——C语言程序设计》、《21天学通C语言》

局部变量、全局变量和存储分类

用户标识符的作用域

所谓标识符的“作用域”就是指程序中的某一部分，在这一部分中，该标识符是有定义的，可以被C编译和连接程序所识别，也就是说，指的是程序中的哪些部分可以访问变量。

作用域还会影响变量的生存期，也就是变量在内存中存活的时间，或者说何时分配和释放变量占用的内存空间。

局部变量、全局变量和存储分类

在函数内部或复合语句内部定义的变量，称为局部变量。函数的形参也属于局部变量。

在函数外部定义的变量，称为全局变量。

有时，局部变量也被称为内部变量，全局变量也被称为外部变量。

C语言中，有两种存储类别：自动类和静态类。全局变量只能是静态类，而局部变量既可以是静态类也可以是自动类。

局部变量及其作用域和生存期

auto变量

当在函数内部或复合语句内定义变量时，如果没有指定存储类，或者使用了auto说明符，系统就认为所定义的变量具有自动类别。

在函数内部或复合语句内，以下两条语句是等价的：

float a;

auto float a;

auto变量的存储单元被分配在内存的动态存储区。这类局部变量的作用域是从定义的位置起到函数体（或复合语句）结束为止。

register变量

寄存器变量也是自动类变量，它与auto类的区别仅在于：用register说明的变量建议编译程序将变量的值保留在CPU的寄存器中，而不是占内存单元。

当程序对运行速度有较高要求时，把那些频繁引用的少数变量指定为register变量，有助于提高程序的运行速度。

例1 以下函数用power()计算x^n

#include <stdio.h>

int power(int, register int);

int main(void)
{
    int s;
    
    s = power(5, 3);
    printf("%d\n", s);
    
    return 0;
}

int power(int x, register int n)
{
    register int p;
    
    for(p = 1; n; n--)
        p = p * x;
    
    return p;
}

在power()函数中，用作循环变量的n和存放连乘积的变量p被定义为register变量，以加快求职速度。

注意：

1. 只能说明少量的寄存器变量。
2. register变量没有地址（因为不是放在内存中的）。

静态存储类的局部变量（static变量）

当在函数体或复合语句中用static来说明一个变量时，可以称该变量为静态局部变量。

静态局部变量与前两种变量有以下区别：

1. 整个程序运行期间，静态局部变量在内存的静态存储区中占据着永久性的存储单元。所以，静态局部变量的生存期将一直延长到程序结束。
2. 静态局部变量的值是在编译时赋予的，而不像自动变量是在程序执行过程中赋值。对于没有赋初值的静态局部变量，C编译程序给其自动赋初值0。

全局变量及其作用域和生存期

全局变量只有静态一种类别。对于全局变量可以使用extern和static两种说明符。

全局变量的作用域和生存期

全局变量的在函数外部任意位置上定义的变量。它的作用域是从变量定义的位置开始，到整个源文件结束为止。

全局变量的生存期是整个程序运行期间。

注意：若全局变量和某个局部变量同名，则在该函数中，访问的是局部变量，与同名的全局变量不发生任何关系。

例2 同名的局部变量与全局变量

#include <stdio.h>

int sum;                                    //定义全局变量

void fun(void);

int main(void)
{
    sum = 10;
    
    printf("* * main(1) * *:%d\n", sum);
    fun();
    printf("* * main(2) * *:%d\n", sum);
    
    return 0;
}

void fun(void)
{
    int sum;                                //定义同名局部变量
    
    sum = 20;
    printf("* * fun * *:%d\n", sum);
}

输出：

* * main(1) * *:10
* * fun * *:20
* * main(2) * *:10

注意：除十分必要外，一般不提倡使用全局变量。

在同一编译单位内用extern说明符扩展全局变量的作用域

当全局变量定义在后，引用它的函数在前时，应该在引用它的函数中用extern对此全局变量进行说明。这时其作用域从extern说明处起，延伸到该函数的末尾。函数使用全局变量时，最好在函数内使用extern关键字声明该变量。

静态全局变量

当用static说明符说明全局变量时，此变量可称作“静态”全局变量。静态全局变量仅局限于本编译单位使用，不能被其他编译单位所引用。

函数的存储分类

所有函数都是外部的，因为不允许在函数内部定义另一个函数。

但当定义函数时，可以使用extern或static说明符。

用extern说明函数

当定义一个函数时，若在函数返回值的类型前加上说明符extern，则称此函数为“外部”函数。

注：extern说明符可以省略，一般的函数都隐含说明为extern。

外部函数可以被其他编译单位中的函数调用。通常，当函数调用语句与被调用函数不在同一编译单位，且函数的返回值为非整数时，应该在调用语句所在的函数的说明部分用extern对所调用的函数进行函数说明。

用static说明函数

当定义一个函数时，若在函数返回值的类型钱加上说明符static，则称此函数为“静态”函数。

静态函数只限于本编译单位的其他函数调用它，而不允许其他编译单位中的函数对它进行调用。所以，静态函数又可称作“内部”函数。