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C++變量的存儲種別（靜態存儲、靜態存儲、主動變量、存放器變量、內部變量）
靜態存儲方法與靜態存儲方法
我們曾經懂得了變量的感化域。感化域是從空間的角度來剖析的，分為全局變量和部分變量。
變量還有另外一種屬性——存儲期(storage duration，也稱性命期)。存儲期是指變量在內存中的存在時代。這是從變量值存在的時光角度來剖析的。存儲期可以分為靜態存儲期(static storage duration)和靜態存儲期(dynamic storage duration)。這是由變量的靜態存儲方法和靜態存儲方法決議的。
所謂靜態存儲方法是指在法式運轉時代，體系對變量分派固定的存儲空間。而靜態存儲方法則是在法式運轉時代，體系對變量靜態地分派存儲空間。
先看一下內存中的供用戶應用的存儲空間的情形。這個存儲空間可以分為三部門，即：
數據分離寄存在靜態存儲區和靜態存儲區中。全局變量全體寄存在靜態存儲區中，在法式開端履行時給全局變量分派存儲單位，法式履行終了就釋放這些空間。在法式履行進程中它們占領固定的存儲單位，而不是靜態地停止分派和釋放。
在靜態存儲區中寄存以下數據：
函數情勢參數。在挪用函數時給形參分派存儲空間。
函數中的主動變量(未加static聲明的部分變量，詳見前面的引見)。
函數挪用時的現場掩護和前往地址等。
對以上這些數據，在函數挪用開端時分派靜態存儲空間，函數停止時釋放這些空間。在法式履行進程中，這類分派和釋放是靜態的，假如在一個法式中兩次挪用統一函數，則要停止兩次分派和釋放，而兩次分派給此函數中部分變量的存儲空間地址能夠是不雷同的。
假如在一個法式中包括若干個函數，每一個函數中的部分變量的存儲期其實不等於全部法式的履行周期，它只是全部法式履行周期的一部門。依據函數挪用的情形，體系對部分變量靜態地分派和釋放存儲空間。
在C++中變量除稀有據類型的屬性以外，還有存儲種別(storage class) 的屬性。存儲種別指的是數據在內存中存儲的辦法。存儲辦法分為靜態存儲和靜態存儲兩年夜類。詳細包括4種：主動的(auto)、靜態的(static)、存放器的(register)和內部的(extern)。依據變量的存儲種別，可以曉得變量的感化域和存儲期。
主動變量
函數中的部分變量，假如不消症結字static加以聲明，編譯體系對它們是靜態地分派存儲空間的。函數的形參和在函數中界說的變量(包含在復合語句中界說的變量)都屬此類。在挪用該函數時，體系給形參和函數中界說的變量分派存儲空間，數據存儲在靜態存儲區中。在函數挪用停止時就主動釋放這些空間。假如是在復合語句中界說的變量，則在變量界說時分派存儲空間，在復合語句停止時主動釋放空間。是以這類部分變量稱為主動變量(auto variable)。主動變量用症結字auto作存儲種別的聲明。例如：
int f(int a) //界說f函數，a為形參
{
auto int b, c=3; //界說b和c為整型的主動變量
}
存儲種別auto和數據類型int的次序隨意率性。症結字auto可以省略，假如不寫auto，則體系把它默許為主動存儲種別，它屬於靜態存儲方法。法式中年夜多半變量屬於主動變量。本教程後面各章所引見的例子中，在函數中界說的變量都沒有聲明為auto，其實都默許指定為主動變量。在函數體中以下兩種寫法感化雷同：
auto int b, c=3; int b, c=3;
用static聲明靜態部分變量
有時願望函數中的部分變量的值在函數挪用停止後不用掉而保存原值，即其占用的存儲單位不釋放，鄙人一次該函數挪用時，該變量保存上一次函數挪用停止時的值。這時候就應當指定該部分變量為靜態部分變量(static local variable)。
【例】靜態部分變量的值。
#include <iostream>
using namespace std;
int f(int a) //界說f函數,a為形參
{
auto int b=0; //界說b為主動變量
static int c=3; //界說c為靜態部分變量
b=b+1;
c=c+1;
return a+b+c;
}
int main( )
{
int a=2,i;
for(i=0;i<3;i++)
cout<<f(a)<<" ";
cout<<endl;
return 0;
}
運轉成果為：
7 8 9
前後3次挪用f函數時，b和c的值如表所示。
對靜態部分變量的解釋：
靜態部分變量在靜態存儲區內分派存儲單位。在法式全部運轉時代都不釋放。而主動變量(即靜態部分變量)屬於靜態存儲種別，存儲在靜態存儲區空間(而不是靜態存儲區空間)，函數挪用停止後即釋放。
為靜態部分變量賦初值是在編譯時停止值的，即只賦初值一次，在法式運轉時它已有初值。今後每次挪用函數時不再從新賦初值而只是保存前次函數挪用停止時的值。而為主動變量賦初值，不是在編譯時停止的，而是在函數挪用時停止，每挪用一次函數從新給一次初值，相當於履行一次賦值語句。
假如在界說部分變量時不賦初值的話，對靜態部分變量來講，編譯時主動賦初值0(對數值型變量)或空字符(對字符型變量)。而對主動變量來講，假如不賦初值，則它的值是一個不肯定的值。這是因為每次函數挪用停止後存儲單位已釋放，下次挪用時又從新另分派存儲單位，而所分派的單位中的值是不肯定的。
固然靜態部分變量在函數挪用停止後依然存在，但其他函數是不克不及援用它的，也就是說，在其他函數中它是“弗成見”的。
在甚麼情形下須要用部分靜態變量呢？
1) 須要保存函數上一次挪用停止時的值。例如可以用下例中的辦法求n!。
【例】輸入1~5的階乘值(即1!，2!，3!，4!，5!)。
#include <iostream>
using namespace std;
int fac(int); //函數聲明
int main( )
{
int i;
for(i=1;i<=5;i++)
cout<<i<<"!="<<fac(i)<<endl;
return 0;
}
int fac(int n)
{
static int f=1; //f為靜態部分變量，函數停止時f的值不釋放
f=f*n; //在f原值基本上乘以n
return f;
}
運轉成果為
1!=1 2!=2 3!=6 4!=24 5!=120
每次挪用fac(i)，就輸入一個i，同時保存這個i!的值，以便下次再乘(i+1)。
2) 假如初始化後，變量只被援用而不轉變其值，則這時候用靜態部分變量比擬便利，以避免每次挪用時從新賦值。 然則應當看到，用靜態存儲要多占內存，並且下降了法式的可讀性，當挪用次數多時常常弄不僻靜態部分變量確當前值是甚麼。是以，如不用要，不要多用靜態部分變量。
用register聲明存放器變量
普通情形下，變量的值是寄存在內存中的。當法式頂用到哪個變量的值時，由掌握器收回指令將內存中該變量的值送到CPU中的運算器。經由運算器停止運算，假如須要存數，再從運算器將數據送到內存寄存。如圖所示。
為進步履行效力，C++許可將部分變量的值放在CPU中的存放器中，須要用時直接從存放器掏出加入運算，不用再到內存中去存取。這類變量叫做存放器變量，用症結字register出聲明。例如，可以將例4.14中的fac函數改寫以下：
int fac(int n)
{
register int i,f=1; //界說i和f是存放器變量
for(i=1;i<=n;i++) f=f*i;
return f;
}
界說f和i是寄存在存放器的部分變量，假如n的值年夜，則能勤儉很多履行時光。
在法式中界說存放器變量對編譯體系只是建議性(而不是強迫性)的。現今的優化編譯體系可以或許辨認應用頻仍的變量，主動地將這些變量放在存放器中。
用extern聲明內部變量
全局變量(內部變量)是在函數的內部界說的，它的感化域為從變量的界說處開端，到本法式文件的末尾。在此感化域內，全局變量可認為本文件中各個函數所援用。編譯時將全局變量分派在靜態存儲區。
有時須要用extern來聲明全局變量，以擴大全局變量的感化域。
1) 在一個文件內聲明全局變量
假如內部變量不在文件的開首界說，其有用的感化規模只限於界說處到文件終了。假如在界說點之前的函數想援用該全局變量，則應當在援用之前用症結字extern對該變量作內部變量聲明，表現該變量是一個將鄙人面界說的全局變量。有了此聲明，便可以從聲明處起，正當地援用該全局變量，這類聲明稱為提早援用聲明。
【例】用extern對內部變量作提早援用聲明，以擴大法式文件中的感化域。
#include <iostream>
using namespace std;
int max(int,int); //函數聲明
void main( )
{
extern int a,b;//對全局變量a,b作提早援用聲明
cout<<max(a,b)<<endl;
}
int a=15,b=-7;//界說全局變量a,b
int max(int x,int y)
{
int z;
z=x>y?x:y;
return z;
}
運轉成果以下：
15
在main前面界說了全局變量a，b，但因為全局變量界說的地位在函數main以後，是以假如沒有法式的第5行，在main函數中是不克不及援用全局變量a和b的。如今我們在main函數第2行用extern對a和b作了提早援用聲明，表現a和b是將在前面界說的變量。如許在main函數中便可以正當地應用全局變量a和b了。假如不作extern聲明，編譯時會失足，體系以為a和b未經界說。普通都把全局變量的界說放在援用它的一切函數之前，如許可以免在函數中多加一個extern聲明。
2) 在多文件的法式中聲明內部變量
假如一個法式包括兩個文件，在兩個文件中都要用到統一個內部變量num，不克不及分離在兩個文件中各自界說一個內部變量num。准確的做法是：在任一個文件中界說內部變量num，而在另外一文件頂用extern對num作內部變量聲明。即
extern int num;
編譯體系由此曉得num是一個已在別處界說的內部變量，它先在本文件中找有沒有內部變量num，假如有，則將其感化域擴大到本行開端(如上節所述)，假如本文件中無另外部變量，則在法式銜接時從其他文件中找有沒有內部變量num，假如有，則把在另外一文件中界說的內部變量num的感化域擴大到本文件，在本文件中可以正當地援用該內部變量num。
剖析下例：
filel.cpp
extern int a,b;
int main()
{
cout<<a<<","<<b<<end!;
return 0;
}
file2.cpp
int as3,b=4;
┆
在源法式文件ffle2.cpp中界說了整型變量a和b，並賦了初值。在filel.cpp頂用extern聲明內部變量a和b，未賦值。在編譯銜接成一個法式後，file2.cpp中的a和b的感化域擴大到file2.cpp文件中，是以main函數中的cout語句輸入a和b的值為3和4。
用extern擴大全局變量的感化域，固然能為法式設計帶來便利，但應非常鄭重，由於在履行一個文件中的函數時，能夠會轉變了該全局變量的值，從而會影響到另外一文件中的函數履行成果。
用static聲明靜態內部變量
有時在法式設計中願望某些內部變量只限於被本文件援用，而不克不及被其他文件援用。這時候可以在界說內部變量時加一個static聲明。例如：
file1.cpp
static int a=3;
int main ( )
{
┆
}
file2.cpp
extern int a;
int fun (int n)
{
┆
a=a*n;
┆
}
在filel.cpp中界說了一個全局變量a，但它用static聲明，是以只能用於本文件，固然 在cpp文件頂用了“extern int a;”，但file2.cpp文件中依然沒法應用filel.cpp中的全局變量a。
這類加上static聲明、只能用於本文件的內部變量(全局變量)稱為靜態內部變量。這就為法式的模塊化、通用性供給了便利。假如已曉得其他文件不須要援用本文件的全局變量，可以對本文件中的全局變量都加上static，成為靜態內部變量，以避免被其他文件誤用。
須要指出，不要誤以為用static聲明的內部變量才采取靜態存儲方法(寄存在靜態存儲區中)，而不加static的是靜態存儲(寄存在靜態存儲區)。現實上，兩種情勢的內部變量都用靜態存儲方法，只是感化規模分歧罷了，都是在編譯時分派內存的。
C++變量屬性小結
一個變量除數據類型之外，還有3種屬性：
存儲種別 C++許可應用auto，static，register和extern 4種存儲種別。
感化域 指法式中可以援用該變量的區域。
存儲期 指變量在內存的存儲刻日。
以上3種屬性是有接洽的，法式設計者只能聲明變量的存儲種別，經由過程存儲種別可以肯定變量的感化域和存儲期。
要留意存儲種別的用法。auto， static和register 3種存儲種別只能用於變量的界說語句中，如：
auto char c; //字符型主動變量，在函數內界說 static int a; //靜態部分整型變量或靜態內部整型變量 register int d; //整型存放器變量，在函數內界說 extern int b; //聲明一個已界說的內部整型變量
解釋： extern只能用來聲明已界說的內部變量，而不克不及用於變量的界說。只需看到extern，便可以剖斷這是變量聲明，而不是界說變量的語句。
上面從分歧角度剖析它們之間的接洽。
1) 從感化域角度分，有部分變量和全局變量。它們采取的存儲種別以下：
部分變量
主動變量，即靜態部分變量(分開函數，值就消逝)
靜態部分變量(分開函數，值仍保存)
存放器變量(分開函數，值就消逝)
情勢參數(可以界說為主動變量或存放器變量)
全局變量
靜態內部變量(只限本文件援用)
內部變量(即非靜態的內部變量，許可其他文件援用)
2) 從變量存儲期(存在的時光)來辨別，有靜態存儲和靜態存儲兩品種型。靜態存儲是法式全部運轉時光都存在，而靜態存儲則是在挪用函數時暫時分派單位。
靜態存儲
主動變量(本函數內有用)
存放器變量(本函數內有用)
情勢參數
靜態存儲
靜態部分變量(函數內有用)
靜態內部變量(本文件內有用)
內部變量(其他文件可援用)
3) 從變量值寄存的地位。可分為：
內存中靜態存儲區
靜態部分變量
靜態內部變量(函數內部靜態變量)
內部變量(可為其他文件援用)
內存中靜態存儲區： 主動變量和情勢參數
CPU 中的存放器： 存放器變量
4) 關於感化域和存儲期的概念。
早年面論述可以曉得，對一個變量的性質可以從兩個方面剖析，一是從變量的感化域，一是從變量值存在時光的長短，即存儲期。前者是從空間的角度，後者是從時光的角度。兩者有接洽但不是統一回事。下圖是感化域的表示圖，下圖是存儲期的表示圖。
假如一個變量在某個文件或函數規模內是有用的，則稱該文件或函數為該變量的感化域，在此感化域內可以援用該變量，所以又稱變量在此感化域內“可見”，這類性質又稱為變量的可見性，例如圖中變量a?b在函數f1中可見。
假如一個變量值在某一時辰是存在的，則以為這一時辰屬於該變量的存儲期，或稱該變量在此時辰“存在”。下表表現各類類型變量的感化域和存在性的情形。
個中“√”表現是，“X”表現否。可以看到主動變量和存放器變量在函數內的可見性和存在性是分歧的。在函數外的可見性和存在性也是分歧的。靜態部分變量在函數外的可見性和存在性紛歧致。靜態內部變量和內部變量的可見性和存在性是分歧的。
假如一個變量在某個文件或函數規模內是有用的，則稱該文件或函數為該變量的感化域，在此感化域內可以援用該變量，所以又稱變量在此感化域內“可見”，這類性質又稱為變量的可見性，例如圖中變量a?b在函數f1中可見。
假如一個變量值在某一時辰是存在的，則以為這一時辰屬於該變量的存儲期，或稱該變量在此時辰“存在”。書中表表現各類類型變量的感化域和存在性的情形。
可以看到主動變量和存放器變量在函數內的可見性和存在性是分歧的。在函數外的可見性和存在性也是分歧的。靜態部分變量在函數外的可見性和存在性紛歧致。靜態內部變量和內部變量的可見性和存在性是分歧的。
5) static聲明使變量采取靜態存儲方法，但它對部分變量和全局變量所起的感化分歧。
對部分變量來講，static使變量由靜態存儲方法轉變為靜態存儲方法。而對全局變量來講，它使變量部分化(部分於本文件)，但仍為靜態存儲方法。從感化域角度看，凡是有static聲明的，其感化域都是局限的，或許局限於本函數內(靜態部分變量)，或許局限於本文件內(靜態內部變量)。
