存儲(chǔ)類別和作用域

1、C+程序設(shè)計(jì)第二講 4.6 存儲(chǔ)類別和作用域版本號(hào)：V2009.0814.6 存儲(chǔ)類別和作用域變量的作用域：是指變量在程序中有效的空間范圍，變量的作用域與定義變量的位置有關(guān)；變量的生存期：指的是變量生成到變量空間釋放的時(shí)間范圍，變量的生存期與變量的存儲(chǔ)類別相關(guān)。 C+可將作用域分為五種：塊作用域、文件作用域、函數(shù)原型作用域、函數(shù)作用域和類作用域。 21. 塊作用域塊：就是用花括號(hào)括起來(lái)的那部分程序。在塊內(nèi)說(shuō)明的標(biāo)識(shí)符只能在該塊內(nèi)引用，即其作用域在塊內(nèi)。所有函數(shù)體內(nèi)定義的變量都具有塊作用域。在一個(gè)函數(shù)內(nèi)或塊內(nèi)定義的變量被稱為局部變量；對(duì)于塊中嵌套其他塊的情況，如果嵌套塊中有同名局部變量，服從局部

2、優(yōu)先原則，即在內(nèi)層塊中屏蔽外層塊中的同名變量。在函數(shù)原型作用域 和函數(shù)作用域內(nèi)定義的變量 都屬于局部變量； 3【例4.12】局部變量的屏蔽。#include void main()int i=5; couti1=in; /Aint i; i=7;couti2=in; /Bcouti3=in; /Creturn;運(yùn)行結(jié)果是：i1=5i2=7i3=542. 文件作用域在所有函數(shù)外定義的變量稱為全局變量，全局變量的作用域稱為文件的作用域；當(dāng)局部變量與全局變量同名時(shí)，局部變量（塊作用域內(nèi)的變量）優(yōu)先。它與塊作用域不同的是：在塊作用域內(nèi)可通過(guò)域運(yùn)算符“：”來(lái)引用與局部變量同名的全局變量。5【例4.13】

3、在塊作用域內(nèi)引用文件作用域中的同名全局變量。#include int i=0;/Avoid main()int i=5;/Bcouti;/Cint i=7;/Dcout i; /Ecout:i;/F程序運(yùn)行后結(jié)果為：5706462 變量的存儲(chǔ)類別操作系統(tǒng)為一個(gè)C+程序的運(yùn)行所分配的內(nèi)存分為4個(gè)區(qū)域，如圖4.2所示。代碼區(qū)：存放程序代碼，即程序中各個(gè)函數(shù)的代碼塊靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)：存放程序的全局?jǐn)?shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)棧區(qū)：存放程序中的局部變量，如函數(shù)中的局部變量等堆區(qū)：存放動(dòng)態(tài)分配的數(shù)據(jù)。堆區(qū)（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)）棧區(qū)（函數(shù)局部數(shù)據(jù)）main()函數(shù)局部數(shù)據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)（全局變量、靜態(tài)變量）代碼區(qū)（程序代碼）圖4.2 程序

4、在內(nèi)存中的區(qū)域7C+使用四種說(shuō)明符auto(自動(dòng)類型)、register(寄存器類型)、static(靜態(tài)類型)和extern(外部類型)來(lái)確定變量的存儲(chǔ)類型。加上變量的作用域的不同，在C+中變量共有下列5種存儲(chǔ)形式： 局部變量、全局變量、外部變量、靜態(tài)變量、寄存器變量；8 在函數(shù)或塊內(nèi)部說(shuō)明的變量稱為局部變量(如形參變量)，由于建立和撤消這些變量是由系統(tǒng)自動(dòng)完成，因此這類變量又稱為自動(dòng)型變量。 注意：a: 局部變量?jī)H由說(shuō)明它的函數(shù)或塊的內(nèi)部語(yǔ)句所訪問(wèn)；換言之，局部變量在定義自己的函數(shù)或塊之外是不可見(jiàn)的。b: 局部變量在進(jìn)入函數(shù)時(shí)生成，退出時(shí)消亡。因此局部變量的生存期僅存在于被定義的函數(shù)或塊中

5、。1、 自動(dòng)存儲(chǔ)變量（局部變量，屬于auto型）9#includevoid func1( );void func2( );void func1( ) int x;x = 10;coutxt;void main(void ) int x = 20; func1( ); func2( ); cout x;void func2( ) int x;x = -199;coutxt;10程序說(shuō)明： 整形變量x被說(shuō)明了3次，一次在func1中， 另一次在func2和main中, func1和func2中的x互不相關(guān)，也就是說(shuō)，局部變量的值不能在兩次調(diào)用之間保持。在C語(yǔ)言中，必須在函數(shù)或語(yǔ)句塊的開頭先于其它任

6、何語(yǔ)句說(shuō)明所有的局部變量。但在C+中，只需在變量使用之前說(shuō)明就可以了。(結(jié)果為： 10 -199 20)11 與局部變量不同，全局變量在任何函數(shù)之外說(shuō)明，包括main函數(shù)，并且可被任何一個(gè)函數(shù)使用。全局變量將在整個(gè)程序運(yùn)行期間保持有效，同時(shí)可被函數(shù)內(nèi)的任何表達(dá)式訪問(wèn)。說(shuō)明全局變量的最佳位置在程序的一開始。2、全局變量12#includeint count;void func1( );void func2( );void func1( ) int temp; temp = count; func2( ); cout“count is: ” temp;void main(void) count =

7、 100; func1( ); exit(0);void func2( ) int count; for(count=1;count10;count+) cout.put(。);13 全局變量count既不在main( )中說(shuō)明，也不在func1( )中說(shuō)明，但可以在兩者中被訪問(wèn)。函數(shù)func2中也說(shuō)明了一個(gè)同名的局部變量count，但func2訪問(wèn)count時(shí)，僅訪問(wèn)自己說(shuō)明的局部變量count，而不是那個(gè)全局變量count。注意： 全局變量和某一函數(shù)的局部變量同名時(shí)，在函數(shù)內(nèi)對(duì)該名的訪問(wèn)權(quán)僅針對(duì)局部變量，對(duì)全局變量無(wú)任何影響。程序執(zhí)行結(jié)果為：。count is 100 / 9個(gè)“?！背绦蚍?/p>

8、析：14使用全局變量應(yīng)注意的幾點(diǎn)：不論是否需要，全局變量在整個(gè)程序執(zhí)行期間均占用固定的內(nèi)存空間。在使用局部變量就可以達(dá)到其功能時(shí)，應(yīng)避免使用全局變量，這樣可以提高函數(shù)的通用性。大量使用全局變量時(shí)，可能導(dǎo)致不期望的副作用。例如，變量值在程序其它地點(diǎn)的偶然改變，將在程序的整個(gè)生存期內(nèi)有效。 15 由于C+語(yǔ)言支持分離編譯，既一個(gè)完整的C+語(yǔ)言程序可以由多個(gè)獨(dú)立的文件組成，每個(gè)文件可以分別單獨(dú)編譯，然后再由鏈接程序完成程序組裝。因此必須將程序需要的所有全局變量通過(guò)某種方法告訴所有的獨(dú)立文件。方法就是在一個(gè)文件中說(shuō)明所有全局變量，在其它文件中用extern再次描述它們。因此外部變量定義是：由exter

9、n說(shuō)明的全局變量稱為外部變量。3、外部變量16文件1int x, y;char ch;Void main (void ).文件2extern int x, y;extern char ch;void func22( ) x = y/10;void func1( )x = 123;void func23( ) y = 10;程序分析：在文件2中，全局變量表是從文件1中復(fù)制過(guò)來(lái)的，并將分類符extern加在說(shuō)明之前。extern告訴編譯程序，如下變量的類型和名字已在別處說(shuō)明過(guò)了。 17穩(wěn)定的具有固定的內(nèi)存地址的變量稱為靜態(tài)變量; （ 或：用static 修飾的變量）; 靜態(tài)變量不象動(dòng)態(tài)變量是在程序

10、執(zhí)行過(guò)程中被動(dòng)態(tài)建立、動(dòng)態(tài)撤消的。靜態(tài)變量的定義格式為：static 變量類型 變量列表；靜態(tài)變量又可分為靜態(tài)局部變量和靜態(tài)全局變量。靜態(tài)局部變量：是指定義在模塊內(nèi)部的靜態(tài)變量。它與局部變量的共同點(diǎn)是：都是局限于某個(gè)模塊內(nèi)部；僅在該模塊內(nèi)是有效的；4、靜態(tài)變量18 局部變量?jī)H存在于該模塊被調(diào)用時(shí)，函數(shù)退出后，該變量就消失了。因此，它沒(méi)有連續(xù)性，在末賦初值時(shí)，其值不定；而靜態(tài)局部變量是始終存在的，即使退出該模塊，變量仍然有效。這是因?yàn)樗趦?nèi)存中占有固定的單元，在多次調(diào)用該模塊時(shí)，可以保持此變量的連續(xù)性。它們的不同點(diǎn)是：19#includevoid abc( int x, int y, int z

11、);void main(void ) int i, j, k;i = 5; j = 10;for(k = 1; k=5; k+) abc( i, j, k);void abc(int x, int y, int z)int m; static int n;if( z = 1) m = 0; n = 0; else m += x + y;n += x + y;coutm = m,n = nn;例：說(shuō)明靜態(tài)局部變量與局部變量的區(qū)別；20在上例中，函數(shù)abc( )中的if語(yǔ)句if(z = 0) m = 0; n = 0; 是為了同時(shí)給m , n 賦值。然而多次調(diào)用函數(shù)abc( )，n的初值在起作用，

12、保持了連續(xù)性。而m 初值沒(méi)有起作用，沒(méi)有連續(xù)性。語(yǔ)句 m += x + y; 在z != 1以后的多次調(diào)用中，結(jié)果為不確定（因?yàn)闆](méi)有被賦值）。程序運(yùn)行結(jié)果：m = 0, n = 0;m = *, n = 15m = *, n = 30; m = *, n = 45;m = *, n = 60;其中 * 表示不確定值。程序說(shuō)明：21 用static修飾全局變量稱為靜態(tài)全局變量。靜態(tài)全局變量與全局變量在形式上類似，但意義不同。靜態(tài)全局變量只在它被定義的源文件中是有效的（該文件可以有幾個(gè)函數(shù)），而在任何別的源文件中則是無(wú)效的。而全局變量通過(guò)extern修飾后可以作用于一個(gè)程序的多個(gè)源文件中。 靜態(tài)全

13、局變量：22例：文件1static int i=5; int j=10; void main(void) int k1, k2; k1 = f1(i, j); k2 = f2(i, j);coutk1=k1,k2=k2endl;f1(int x, int y) int z; z = x + y + i; return (z);文件2extern int j;f2(int a, int b) int c; c = a*b+j; return(c);運(yùn)行結(jié)果： k1 = 20, k2 = 60;23程序說(shuō)明： 這個(gè)程序有三個(gè)函數(shù)：main, f1, f2。其中函數(shù)f2單獨(dú)作為一個(gè)文件，main和f

14、1為另一個(gè)文件。程序中用一個(gè)靜態(tài)全局變量i和一個(gè)全局變量j。因此變量j既可以在文件1中使用，也可以在文件2中通過(guò)extern說(shuō)明使用。然而，變量i是靜態(tài)全局變量，它只能在文件1中使用，即在函數(shù)main和函數(shù)f1中使用。24C+語(yǔ)言提供了一種僅用于int和char類型變量的存儲(chǔ)分類符register，（因?yàn)橥ǔ＜拇嫫魇?6位或32位字長(zhǎng)）。它的定義是：用register修飾的局部變量稱為寄存器變量。 幾點(diǎn)注意：分類符register要求編譯系統(tǒng)將它所說(shuō)明的變量值保存在CPU寄存器中，而不是象普通變量那樣存放在內(nèi)存單元中，此時(shí)由于對(duì)變量的存取不必訪問(wèn)內(nèi)存，因此運(yùn)算速度大大快于普通變量的運(yùn)算。這一類

15、變量常用于循環(huán)控制部分；分類符register僅可用于局部變量和函數(shù)的形式參數(shù)，因?yàn)檫@些變量都是缺省的自動(dòng)變量。全局的register變量是不允許的；5、寄存器變量25因?yàn)閞egister變量存放在CPU的寄存器中，所以它沒(méi)有地址，也就是說(shuō)，不能用地址操作符&對(duì)register變量進(jìn)行地址操作；一個(gè)函數(shù)中所允許的寄存器變量的數(shù)目取決于處理器類型以及所指定的C+編譯系統(tǒng)。若程序中寄存器變量的數(shù)量超過(guò)極限時(shí)，編譯系統(tǒng)可能自動(dòng)將它們轉(zhuǎn)換成自動(dòng)變量，從而保證了程序的可移植性；26int_pwr(int m , register int e)register int temp;temp = 1;for(

16、 ; e ; e-)temp = temp * m;return（temp）;程序說(shuō)明： 其中e和temp因用在循環(huán)中而又都說(shuō)明為register變量，由于register變量可以提高速度，因此它是最理想的循環(huán)控制變量。例：求M的e次冪。27最后總結(jié)：全局變量和靜態(tài)變量只在程序的開始一次生成；局部變量和寄存器變量在進(jìn)入定義它們的程序塊和每個(gè)入口多次生成；沒(méi)有賦值的局部變量和寄存器變量在第一個(gè)賦值語(yǔ)句之前是末知的。例1：不同存儲(chǔ)類變量的應(yīng)用；例2：自動(dòng)類與局部靜態(tài)類變量的應(yīng)用；例3：由多個(gè)文件組成的程序中變量的作用域；28#include#includeint i=1;void other(vo

17、id);void main(void) static int a;register int b=-10;int c=0;couti:a:b:c:endl;coutisetw(8)asetw(8)bsetw(8)cendl;/例：不同存儲(chǔ)類型變量的應(yīng)用c += 8;other( );coutisetw(8)asetw(8)bsetw(8)cendl;i += 10;other( ); void other(void) static int a=2;static int b;int c=10;a += 2;i += 32;c += 5;coutisetw(8)asetw(8)bsetw(8)cendl;b = a;29void other(void)static int a=2;static int b;int c=10;a += 2;i += 32;c += 5;coutisetw(8)asetw(8)bsetw(8)cendl;b = a;30#includeint f1(register);int f2(register);void main(void) int i, re1, re