基础C语言知识串串香12☞存储类&作用域&生命周期&链接属性

七、存储类&作用域&生命周期&链接属性

7.1、概念词：存储类（栈、堆、数据区、.bss段、.text段）
作用域（代码块作用范围，也就是变量作用的范围）
生命周期（变量的诞生和死亡）
链接属性（外链接属性、内链接属性、无连接属性）

7.2、Linux下的内存映射（分配情况、组织情况）：见图内存映射。其中有关进程的空间，如进程控制块、页表等都是在内核里面的。文件区是映射外部文件的，如打开记事本，那么这个文件临时存放在文件区域。（见引用资料）

问题：虚拟地址技术？ 解决：后期在Linux应用/网络编程会讲。

OS下和裸机下C程序加载执行的差异？ 解决：在arm裸机第十六部分有介绍。

7.3、存储类关键字：

<1> auto 自动的(一个用法：修饰局部变量，在定义变量时可以省略) 【外链接：与第二个c文件链接】【内链接：只与本c文件链接】【无连接:就是无链接】

<2> static 静态的（有两个用法，第一个是修饰局部变量，意思是当作全局变量，存放在数据区，作用域只是定义的那个函数范围，生命周期和整个程序一样，属于无连接

第二个是修改全局变量/函数，意思是这个全局变量/函数只在当前c文件有效，其他c文件是不能使用它的，属于内链接，普通全局变量属于外连接）
<3>register 寄存器（一个用法，修饰变量，作用是让编译器把这个变量放在寄存器中，当这个变量频繁的被使用时，用这个方法可以提高效率，但有时候不一定就放在寄存器，因为寄存器是有限的，没有剩余的寄存器了）

<4>extern (一个用法，修饰全局变量，表示该文件要使用的这个变量，在另外一个c文件中已经定义了，其一个声明的作用，不能初始化)

<5>volatile (一个用法，修饰变量，表示对这个变量的语句不要去优化)

(1) volatile的字面意思：可变的、易变的。C语言中volatile用来修饰一个变量，表示这个变量可以被编译器之外的东西改变。编译器之内的意思是变量的值的改变是代码的作用，编译器之外的改变就是这个改变不是代码造成的，或者不是当前代码造成的，编译器在编译当前代码时无法预知。譬如在中断处理程序isr中更改了这个变量的值，譬如多线程中在别的线程更改了这个变量的值，譬如硬件自动更改了这个变量的值（一般这个变量是存在寄存器，或许当其他进程要用到这个寄存器时，就把这个寄存器的变量给改变了，同时也就改变了这个变量）

(2) 以上说的三种情况（中断isr中引用的变量，多线程中共用的变量，硬件会更改的变量）都是编译器在编译时无法预知的更改，此时应用使用volatile告诉编译器这个变量属于这种（可变的、易变的）情况。编译器在遇到volatile修饰的变量时就不会对改变量的访问进行优化，就不会出现错误。

(3) 编译器的优化在一般情况下非常好，可以帮助提升程序效率。但是在特殊情况（volatile）下，变量会被编译器想象之外的力量所改变，此时如果编译器没有意识到而去优化则就会造成优化错误，优化错误就会带来执行时错误。

而且这种错误很难被发现。

(4) volatile是程序员意识到需要volatile然后在定义变量时加上volatile，如果你遇到了应该加volatile的情况而没有加程序可能会被错误的优化。如果在不应该加volatile而加了的情况程序不会出错只是会降低效率。

所以我们对于volatile的态度应该是：正确区分，该加的时候加不该加的时候不加，如果不能确定该不该加为了保险起见就加上。

举例子1： int a=3 ，b,c；
b=a;
c=b;

那么编译器会优化成 c=b=a=3; 如果此时遇到上述三种情况，突然改变了a的值，那么，对于没有优化前是对的，但是对于优化后，那么c仍然是3，就会出错。

所以当我们程序员知道这个变量会发生改变时，就应该加 volatile，提示编译器不要帮我们做优化。

举列子2：

int square(volatile int *ptr)
　　 {
　 　return *ptr * *ptr;
　 　}

这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针ptr指向值的平方，但是，由于ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

int square(volatile int *ptr)
　　{
　 　int a,b;
　 　a = *ptr;
　 　b = *ptr;
　 　return a * b;
　 　}

由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

long square(volatile int *ptr)
　 　{
　 　 int a;
　　 a = *ptr;
　 　return a * a;
　 　}

<6> restrict (1)c99中才支持的，所以很多延续c89的编译器是不支持restrict关键字，gcc支持的。

(2)restrict 作用是让编译器对这个变量做一些优化，让它提高效率。下面的网站有列子。

(3)restrict只用来修饰指针，不能修饰普通变量,它表示只能该指针才能修改它的内容。如用memcpy时，两个内存存在重叠的现象。

(4)https://blog.chinaunix.net/uid-22197900-id-359209.html （这个网站里面有详细的例子）

(5)memcpy和memmove的区别 void *memcpy( void * restrict dest ,const void * restrict src,sizi_t n)；这样它可以优化成memmove原理的方式（当存在重叠时，先复制到一段内存空间，然后再把它复制到目的空间）

7.4、作用域：

(1)全局变量起名字一般是 g_a;

(2)名字加前缀表示

7.5、总结：<1>局部变量地址由运行时在栈上分配得到，多次执行时地址不一定相同，函数不能返回该类变量的地址（指针）作为返回值。

<2>为什么要分为数据段和.bbs段？因为当加载到内存重定位时，如果这些数据（包括0）一个一个的复制，会降低效率，为0的变量，直接清内存就可以了，这样提高效率。

<3>在头文件声明全局变量时， extern int a; 声明函数就是 void int max(int a, int b);

<4>写程序尽量避免使用全局变量，尤其是非static类型的全局变量。能确定不会被其他文件引用的全局变量一定要static修饰。(因为全局变量占内存的时间是最长的，要看你的变量是不是需要这么长的时间，这样可以节约内存空)

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