靜態變量、全局變量和局部變量


在C++中,內存分成5個區,他們分別是堆、棧、自由存儲區、全局/靜態存儲區和常量存儲區。

 

堆和棧的區別:
一、預備知識——程序的內存分配
一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分:
1、棧區(stack)——由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。 
2、堆區(heap)—— 一般由程序員分配(如new、malloc)和釋放(delete,free), 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收,但這樣會導致內存泄露,嚴重的導致系統崩潰, 如一個程序是長期運行的,申請的變量永遠都得不到釋放,系統內存會耗盡。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表。
3、全局區(靜態區)(static)——全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 程序結束后由系統釋放。 
4、文字常量區 —— 常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放 。 
5、程序代碼區 —— 存放函數體的二進制代碼。 

 堆區就就是就是存放new出來的變量的

1.從作用域看:

C++變量根據定義的位置的不同的生命周期,具有不同的作用域,作用域可分為6種:

1、全局變量具有全局作用域。全局變量只需在一個源文件中定義,就可以作用於所有的源文件。當然,其他不包含全局變量定義的源文件需要用extern關鍵字再次聲明這個全局變量。

2、靜態局部變量具有局部作用域,它只被初始化一次,自從第一次被初始化直到程序運行結束都一直存在,它和全局變量的區別在於全局變量對所有的函數都是可見的,而靜態局部變量只對定義自己的函數體始終可見。

3、局部變量也只有局部作用域,它是自動對象(auto),它在程序運行期間不是一直存在,而是只在函數執行期間存在,函數的一次調用執行結束后,變量被撤銷,其所占用的內存也被收回。

4、靜態全局變量也具有全局作用域,它與全局變量的區別在於如果程序包含多個文件的話,它作用於定義它的文件里,不能作用到其它文件里,即被static關鍵字修飾過的變量具有文件作用域。這樣即使兩個不同的源文件都定義了相同名字的靜態全局變量,它們也是不同的變量。(考慮一個文件定義全局變量,一個文件定義靜態全局變量,名字相同)

 

靜態存儲:靜態存儲變量通常是在變量定義時就分定存儲單元並一直保持不變,直至整個程序結束。靜態變量,全局動態變量都是靜態存儲

動態存儲:動態存儲變量是在程序執行過程中,使用它時才分配存儲單元,使用完畢立即釋放

 

2.從分配內存空間看:

1、全局變量,靜態局部變量,靜態全局變量都在靜態存儲區分配空間,而局部變量在里分配空間

2、全局變量本身就是靜態存儲方式,靜態全局變量當然也是靜態存儲方式。這兩者在存儲方式上並無不同。這兩者的區別雖在於非靜態全局變量的作用域是整個源程序,當一個源程序由多個源文件組成時,非靜態的全局變量在各個源文件中都是有效的。而靜態全局變量則限制了其作用域,即只在定義該變量的源文件內有效,在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由於靜態全局變量的作用域局限於一個源文件內,只能為該源文件內的函數公用,因此可以避免在其它源文件中引起錯誤。

1)全局變量、靜態全局變量以及靜態局部變量都會被放在程序的靜態數據存儲區(全局可見)中,這樣可以在下一次調用的時候還可以保持原來的賦值。這一點是它們與堆變量、堆變量的區別。

2)靜態變量(包括靜態局部變量和靜態全局變量)用static告知編譯器,自己僅僅在變量的作用范圍內可見。這一點是它與全局變量的區別。

從以上分析可以看出,把局部變量改變為靜態變量后是改變了它的存儲方式即改變了它的生存期。把全局變量改變為靜態變量后是改變了它的作用域,限制了它的使用范圍。因此static這個說明符在不同的地方所起的作用是不同的。應予以注意。

Tips:

  A.若全局變量僅在單個C文件中訪問,則可以將這個變量修改為靜態全局變量,以降低模塊間的耦合度;

      B.若全局變量僅由單個函數訪問,則可以將這個變量改為該函數的靜態局部變量,以降低模塊間的耦合度;

      C.設計和使用訪問動態全局變量、靜態全局變量、靜態局部變量的函數時,需要考慮重入問題,因為他們都放在靜態數據存儲區,全局可見;

      D.如果我們需要一個可重入的函數,那么,我們一定要避免函數中使用static變量(這樣的函數被稱為:帶“內部存儲器”功能的的函數)

      E.函數中必須要使用static變量情況:比如當某函數的返回值為指針類型時,則必須是static的局部變量的地址作為返回值,若為auto類型,則返回為錯指針

 

 

靜態變量和動態變量使用案例,參考:https://blog.csdn.net/qq_33757398/article/details/81365475


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