C | 存储类和类型限定符 | 问题7

在C语言中，存储类和类型限定符是控制程序中变量在内存中存储的方式和作用域的关键词。在这个问题中，我们将探讨C语言中存储类和类型限定符的使用和作用。

存储类

C语言中有4个存储类分别为 auto、register、static和extern。这些存储类决定了变量在程序中的生命周期、作用域和存储位置等。

auto

auto 存储类是默认的存储类，它通常情况下不需要显式地声明。在函数内部定义的变量都是 auto 存储类的变量，它的作用域仅限于定义它的块内部。当一个函数内部的变量定义完毕后，会分配一块内存空间用于存储这个变量的值。函数返回后，这个内存空间就被回收了。

register

register 存储类用于定义可能需要频繁访问的变量，它们通常被存储到CPU中的寄存器中，以提高程序的执行速度。需要注意的是，变量的实际存储位置还要取决于编译器的实现。

static

static 存储类可以与 auto 和全局变量一起使用。在函数内部，static 存储类变量的作用域仅限于定义它的函数内部；在全局变量中，则具有文件作用域。static 存储类的变量的生命周期为整个程序的运行期间，它们在内存中的空间只分配一次，可以在多次函数调用中保持原值不变，并且默认情况下被初始化为0。

extern

extern 存储类用于在函数外部声明一个已经存在于某个源文件中的全局变量。它的作用是使当前文件可以访问其他文件中定义的全局变量。同时，extern 存储类也可以用来定义函数原型。

类型限定符

C语言中还有一些类型限定符，它们可以用于限定变量的类型，从而控制变量的使用方式。

const

const 类型限定符用于定义常量。常量是指在程序执行过程中，常量的值不会改变的变量。const 关键词通常位于变量类型之前，用于限制程序修改变量的能力。const 可以被用于指针，这样指针就不能被用来修改它所指向的变量。

volatile

volatile 类型限定符用于告诉编译器，某个变量的值有可能会被程序以外的其它因素改变。举个例子，如果有一个指向硬件端口的指针，由于外部硬件可能会改变端口的值，因此在使用这个指针时应该使用 volatile 类型限定符，来让编译器在生成代码时不对该指针所指向的值进行优化或缓存。

示例代码

下面是一个示例代码，用于展示存储类和类型限定符的使用。

#include <stdio.h>

int main() {
  int count = 0; // auto 类型
  auto int sum = 0; // auto 类型
  register int i = 0; // register 类型

  static int total = 0; // static 类型

  const int limit = 10; // const 类型
  volatile int value = 5; // volatile 类型

  for(i = 1; i <= limit; ++i) {
    sum += i;
    total += i;
    ++count;
  }

  printf("Sum is %d\n", sum);
  printf("Total is %d\n", total);
  printf("Count is %d\n", count);

  value = 10;
  printf("Value is %d\n", value);

  return 0;
}

在这个示例代码中，count 和 sum 都属于 auto 类型存储类。i 属于 register 存储类，total 则属于 static 类型存储类。limit 属于 const 类型限定符，value 属于 volatile 类型限定符。

结论

在C语言中，存储类和类型限定符是控制变量的存储位置、生命周期、作用域和使用方式的关键词。对于大型程序来说，使用这些关键词能够帮助程序员更好地管理程序中的变量。掌握这些知识，可以让我们写出更加安全、高效和可维护的程序。