C++ 存储持续性、作用域和链接性

超、凢脫俗 2023-07-23 03:30 82阅读 0赞

### 变量的存储持续性、作用域和链接性 ###

*  一、作用域与链接性
 *   *  1、作用域
     *  2、链接性
 *  二、存储持续性
 *   *  1、定义
     *  2、存储持续性的类别
     *  3、存储持续性、作用域与链接性的关系
     *  4、同名的自动变量和静态变量
 *  三、变量的声明方式
 *   *  1、定义声明
     *  2、引用声明
 *  四、函数和链接性
 *  五、说明符和限定符
 *   *  1、存储说明符
     *  2、cv限定符

# 一、作用域与链接性 #

## 1、作用域 ##

1）、定义

> 作用域描述名称在文件（翻译单元）的可见范围

2）、分类

> 1）、局部作用域；  
> 2）、全局作用域（文件作用域）；  
> 3）、函数原型作用域；  
> 4）、类作用域；  
> 5）、命名空间作用域；  
> 6）、函数作用域

## 2、链接性 ##

1）、定义

> 描述名称如何在不同单元共享

2）、分类

> 名称的链接性分为以下三种：  
> 1）、外部链接性：链接性为外部的名称可在文件间共享；  
> 2）、内部链接性：链接性为内部的名称可由同一个文件的函数共享；  
> 3）、无链接性：无链接性的名称不能共享

# 二、存储持续性 #

## 1、定义 ##

> 变量在内存中存储的时间

## 2、存储持续性的类别 ##

> 在C++中有三种存储持续性（C++11中有四种）：  
> 1）、自动存储持续性；  
> 2）、静态存储持续性；  
> 3）、动态存储持续性；  
> 4）、线程存储持续性（C++11）

## 3、存储持续性、作用域与链接性的关系 ##

1）、自动存储持续性

> 自动存储持续性变量称为自动变量。特性如下：  
> **分类：**  
> 1）、函数中声明的函数参数和变量；  
> 2）、使用关键字register声明的变量（register只能用于原本就是自动的变量）  
> **作用域：**  
> 局部，从声明位置开始到所在的代码块结束的位置，在包含它的代码块内有效  
> **链接性：**  
> 无链接性  
> **默认初始值：**  
> 不确定  
> **初始化方式：**  
> 可使用任何在声明时其值为已知的表达式初始化  
> **存储位置：**  
> 变量存储在名为栈的内存中  
> **生命周期：**  
> 程序运行进入其所在的作用域时产生，出作用域后消失

2）、静态存储持续性

> 静态存储持续性变量称为静态变量。特性如下：  
> **分类、作用域、链接性**  
> 1）、在代码块外面声明的变量；具有文件作用域；具有外部链接性（外部变量）  
> 2）、在代码块外面声明并加static关键字修饰；具有文件作用域；具有内部链接性  
> 3）、在代码块中声明并加static关键字修；具有局部作用域；无链接性  
> **默认初始值：**  
> 默认值为0  
> **初始化方式：**  
> 1）、默认0初始化；  
> 2）、常量表达式初始化；  
> 3）、动态初始化；  
> 其中，0初始化和常量表达式初始化统称为静态初始化  
> **存储位置：**  
> 变量存储在全局数据区  
> **生命周期：**  
> 程序运行阶段一直存在

总结：变量的5种存储方式

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>存储方式</th> 
   <th>持续性</th> 
   <th>作用域</th> 
   <th>链接性</th> 
   <th>声明方式</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>自动</td> 
   <td>自动</td> 
   <td>代码块</td> 
   <td>无</td> 
   <td>在代码块中</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>寄存器</td> 
   <td>自动</td> 
   <td>代码块</td> 
   <td>无</td> 
   <td>在代码块中，使用关键字register</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>静态，无链接</td> 
   <td>静态</td> 
   <td>代码块</td> 
   <td>无</td> 
   <td>在代码块中，使用关键字static</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>静态，外部链接</td> 
   <td>静态</td> 
   <td>文件</td> 
   <td>外部</td> 
   <td>不在任何函数内</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>静态，内部链接</td> 
   <td>静态</td> 
   <td>文件</td> 
   <td>内部</td> 
   <td>不在任何函数内，使用关键字static</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

3）、动态存储持续性

> 使用new运算符为变量分配存储空间  
> **存储位置：**  
> 变量存储在名为堆的内存中  
> **生命周期：**  
> 在程序运行时使用new分配内存后一直存在，直到使用delete运算符释放分配的内存（或程序运行结束，但不能保证程序运行结束一定会释放分配的内存）

## 4、同名的自动变量和静态变量 ##

> 当自动变量和静态变量同名时，采取局部变量优先的法则

例如：

#include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    int a = 10; //静态全局变量
    
    int main()
    { 
        int a = 1; //自动局部变量，将屏蔽全局的a变量
        cout << "a = " << a << endl;
    
        return 0;
    }

运行结果：`a = 1`

# 三、变量的声明方式 #

## 1、定义声明 ##

> 定义声明，简称定义，声明时给变量分配存储空间

## 2、引用声明 ##

> 引用声明，简称声明，不给变量分配存储空间，因为引用已有的变量  
> 引用声明使用关键字extern，且不进行初始化，否则，声明为定义，导致分配存储空间

例如：

double a; //定义声明，a为0
    extern int b; //引用声明，引用别处的变量
    extern int c = 1; //定义声明，因为初始化了

# 四、函数和链接性 #

函数的链接性有以下特性：

> 1、C和C++都不允许在一个函数中定义另一个函数，因此所有函数的存储持续性自动为静态的；  
> 2、函数的链接性默认为外部的，即可在文件间共享；  
> 3、可在函数原型中使用关键字extern指出函数是在另一个文件中定义的，不过这也是可选的；  
> 4、可使用static关键字将函数的链接性设置为内部的（这意味着该函数只能在一个文件中使用，还意味着可以在其他文件中定义同名的函数），必须同时在函数原型和函数定义中使用该关键字

例如：

static int add(int a, int b);
    ...
    static int add(int a, int b)
    { 
    	return (a + b);
    }
    ...

# 五、说明符和限定符 #

## 1、存储说明符 ##

> auto（在C++11中不再是说明符）;  
> register;  
> static;  
> extern;  
> thread\_local（C++11新增）;  
> mutable

> mutable说明符的作用是：即使结构或类变量为const，其某个成员也可以被修改

例如：

#include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    struct Student
    { 
        mutable int num;
        float weight;
    };
    
    int main()
    { 
        const Student stu = { 111, 60};
        stu.num = 222;
        cout << "stu.num = " << stu.num << endl;
    
        return 0;
    }

运行结果：`stu.num = 222`

## 2、cv限定符 ##

> c即const（该限定符表明内存被初始化之后，程序便不能再对它进行修改）  
> v即volatile（该限定符表明即使程序没有对内存单元进行修改，其值也可能发生变化）

默认情况下全局变量的链接性为外部的，但const全局变量的链接性为内部的。