C语言有丰富的数据类型和运算符，因此计算能力非常强大，计算过程中使用的值一般用变量来存储。变量也是有分类型的，不同类型的变量有不同的存储类型、不同的生命周期、不同的作用域，C语言也提供了一些关键字来设置变量的属性(比如设置存储类型、生命周期)。

一、变量的作用域

C语言根据变量作用域的不同，将变量分为局部变量和全局变量。 1.局部变量

1> 定义：在函数内部定义的变量，称为局部变量。形式参数也属于局部变量。

2> 作用域：局部变量只在定义它的函数内部有效，即局部变量只有在定义它的函数内部使用，其它函数不能使用它。

2.全局变量

1> 定义：在所有函数外部定义的变量，称为全局变量。

2> 作用域：全局变量的作用范围是从定义变量的位置开始到源程序结束，即全局变量可以被在其定义位置之后的其它函数所共享。

int a;

int main ()
{
    int b;
    return 0;
}

第1行的变量a是全局变量，第5行的变量b是局部变量。

二、变量的存储类型

• 变量的存储类型就是指变量存储在什么地方。有3个地方可以用于存储变量：普通内存、运行时堆栈、硬件寄存器。变量的存储类型决定了变量何时创建、何时销毁以及它的值能保持多久，也就是决定了变量的生命周期。

• C语言根据变量的存储类型的不同，可以把变量分为：自动变量、静态变量、寄存器变量。

1.自动变量

1> 定义：自动变量是存储在堆栈中的。

2> 哪些是自动变量：被关键字auto修饰的局部变量都是自动变量，但是极少使用这个关键字，基本上是废的，因为所有的局部变量在默认情况下都是自动变量。

3> 生命周期：在程序执行到声明自动变量的代码块(函数)时，自动变量才被创建；当自动变量所在的代码块(函数)执行完毕后，这些自动变量就会自行销毁。如果一个函数被重复调用，这些自动变量每次都会重新创建。

void test(int a, int b) {
    int c = a + b;
    
    auto int d;
}

第1行的变量a、b，第2行的变量c、第4行的变量d都是自动变量。

2.静态变量

1> 定义：静态变量是存储在静态内存中的，也就是不属于堆栈。

2> 哪些是静态变量：

• 所有的全局变量都是静态变量

• 被关键字static修饰的局部变量也是静态变量

3> 生命周期：静态变量在程序运行之前创建，在程序的整个运行期间始终存在，直到程序结束。

#include <stdio.h>

int a;

void test() {
    static int b = 0;
    b++;
    
    int c = 0;
    c++;
    
    printf("b=%d, c=%d \n", b, c);
}

int main() {
    int i;
    // 连续调用3次test函数
    for (i = 0; i<3; i++) {
        test();
    }
    
    return 0;
}

• 第3行的变量a、第6行的变量b都是静态变量，第9行的变量c、第16行的变量i是自动变量。

• 因为第6行的变量b是静态变量，所以它只会被创建一次，而且生命周期会延续到程序结束。因为它只会创建一次，所以第6行代码只会执行一次，下次再调用test函数时，变量b的值不会被重新初始化为0。

• 注意：虽然第6行的变量b是静态变量，但是只改变了它的存储类型(即生命周期)，并没有改变它的作用域，变量b还是只能在test函数内部使用。

• 我们在main函数中重复调用test函数3次，输出结果为：

3.寄存器变量

1> 定义：存储在硬件寄存器中的变量，称为寄存器变量。寄存器变量比存储在内存中的变量访问效率更高(默认情况下，自动变量和静态变量都是放在内存中的)

2> 哪些变量是寄存器变量：

• 被关键字register修饰的自动变量都是寄存器变量

• 只有自动变量才可以是寄存器变量，全局变量和静态局部变量不行

• 寄存器变量只限于int、char和指针类型变量使用

3> 生命周期：因为寄存器变量本身就是自动变量，所以函数中的寄存器变量在调用该函数时占用寄存器中存放的值，当函数结束时释放寄存器，变量消失。

4> 使用注意：

• 由于计算机中寄存器数目有限，不能使用太多的寄存器变量。如果寄存器使用饱和时，程序将寄存器变量自动转换为自动变量处理

• 为了提高运算速度，一般会将一些频繁使用的自动变量定义为寄存器变量，这样程序尽可能地为它分配寄存器存放，而不用内存

int main() {
    register int a;
    return 0;
}

第2行的变量a是个寄存器变量。

关于作者

王硕，网名信平，十多年软件开发经验，业余架构师，精通Java/Python/Go等，喜欢研究技术，著有《PyQt 5 快速开发与实战》《Python 3.* 全栈开发》，多个业余开源项目托管在GitHub上，欢迎微博交流。