【C/C++】存储类型auto、static、register、extern的作用

本文主要是介绍【C/C++】存储类型auto、static、register、extern的作用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

在C语言中，存储类型指的是数据在内存中的生命周期和可见性。C语言中主要有四种存储类型：自动（auto），静态（static），寄存器（register）和外部（extern）。

auto

在C语言中，auto是一个关键字，用于声明自动变量。
那么什么是自动变量呢？简单来说，自动变量是在函数内部定义的变量，它的生命周期与所在的代码块相同。

当我们在函数内部声明一个变量时，如果没有使用任何存储类别指定符（如static），那么这个变量就是自动变量。自动变量的特点是，它们在函数被调用时被创建，当函数执行完毕或离开变量所在的代码块时，自动变量会被销毁。

为什么要使用自动变量呢？因为自动变量可以提供临时存储空间，用于在函数执行期间存储临时的计算结果或中间值。当函数执行完毕时，自动变量所占用的内存会被释放，不会占用额外的资源。

需要注意的是，自动变量的作用域仅限于所在的代码块内部。这意味着，自动变量在代码块外部是不可见的，其他函数无法访问它们。这种封装性使得自动变量更安全，不容易被误用或被其他函数意外修改。

总结一下，auto关键字用于声明自动变量，它具有以下特点：

• 在函数内部定义
• 生命周期与所在的代码块相同
• 提供临时存储空间
• 作用域仅限于所在的代码块内部

在现代的C语言编程中，由于自动变量是默认的存储类别，通常不需要显式使用auto关键字进行声明，编译器会默认将没有存储类别指定符的变量视为自动变量。因此，在实际编程中，我们很少会直接使用auto关键字。

static

static存储类型用于指定变量或函数的作用范围和生命周期。static关键字可以用于以下几种场景：

1.用于声明静态变量：在函数内部使用static关键字声明的变量称为静态变量。静态变量的生命周期会延长到整个程序的运行期间，而不是只在函数被调用时存在。静态变量的作用范围局限在声明它的函数内部，对其他函数不可见。

#include <stdio.h>void func() {static int count = 0;printf("count: %d\n", count);count++;
}int main() {func();  // 输出 count: 0func();  // 输出 count: 1func();  // 输出 count: 2return 0;
}

2.用于声明静态函数：在函数声明前加上static关键字可以将函数定义为静态函数，使其作用范围仅限于当前文件，对其他文件不可见。

// file1.c
static int add(int a, int b) {return a + b;
}// file2.c
extern int add(int a, int b);  // 试图访问file1.c中的静态函数

在上述代码中，file2.c中的extern int add(int a, int b);会导致编译错误，因为file1.c中的add函数是静态函数，其作用域仅限于file1.c。

3.用于声明静态的全局变量：在全局变量声明前加上static关键字可以将其作用范围限制在当前文件中，对其他文件不可见。

// file1.c
static int count = 0;  // 静态全局变量
void increment() {count++;
}// file2.c
extern int count;  // 试图访问file1.c中的静态全局变量
void print() {printf("count: %d\n", count);
}

在上述代码中，file2.c中的extern int count;会导致编译错误，因为file1.c中的count是静态全局变量，其作用域仅限于file1.c。

总结一下，使用static关键字可以影响变量、函数的作用范围和生命周期。

• 静态变量：静态变量的生命周期从被声明的时刻开始，直到程序结束。它们的值在程序的各个执行期都保持不变。静态变量的主要特性是它们的作用域仅限于声明它们的文件。静态变量可以被初始化也可以不被初始化。如果没有显式地初始化，它的初始值默认为0。
• 静态函数：静态函数的作用域仅限于声明它的文件内，其他文件不能访问它。
• 静态的全局变量：静态全局变量的作用域仅限于声明它的文件内，其他文件不能访问它。

register

计算机中有一个叫作寄存器的小而快速的存储区域，它位于CPU内部。寄存器的访问速度非常快，因此，将变量存储在寄存器中可以提高程序的执行速度。

使用register关键字声明的变量被称为寄存器变量。通过将变量声明为寄存器变量，我们告诉编译器将该变量存储在寄存器中，以便在程序执行过程中更快地访问它。

需要注意的是，寄存器变量具有一些限制：

• 由于寄存器的数量是有限的，所以不是所有的变量都能存储在寄存器中。编译器会根据算法和优化策略决定哪些变量可以存储在寄存器中。

• register关键字只是向编译器提供一个建议，告诉编译器将变量存储在寄存器中。实际上，编译器可能会忽略这个建议，因为它可能认为将变量存储在寄存器中并不会带来性能的显著提升。

由于现代的编译器已经非常智能，能够自动进行变量的寄存器分配，所以在实际编程中很少需要显式地使用register关键字。编译器会根据需要自动将变量存储在寄存器中，以提高程序的执行效率。

总结一下，register关键字用于声明寄存器变量，它具有以下特点：

• 将变量存储在CPU的寄存器中
• 可以提高程序的执行速度
• 编译器会根据算法和优化策略决定是否将变量存储在寄存器中
• 在现代编程中，很少需要直接使用register关键字，编译器会自动进行变量的寄存器分配。

extern

extern关键字用于声明外部链接的变量或者函数。使用extern关键字的主要目的是告诉编译器，该变量或函数的定义在别的文件中，将在链接时用到。

声明外部变量：

extern int x; //声明x是在别的文件中定义的外部变量

声明外部函数：

extern int func(int); //声明func是在别的文件中定义的外部函数

提供外部链接支持：

//file1.c
int x = 10;//file2.c
extern int x;

在这个例子中，file1.c中的x被赋予了初始值10，并且在file2.c中用extern关键字声明了x，这样编译器就知道x是在别的文件中定义的，在编译file2.c的时候不会报错。

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