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C语言变量的生命周期

变量的存储期是指程序运行过程中,变量在内存中的生存期,可以理解为变量的寿命。C语言中变量的存储期有自动存储期和静态存储期两种。

一般情况下,变量的存储期和作用域是紧密相关的。在函数外面定义的全局变量都拥有文件作用域,同时被赋予静态存储期,其生存期直至程序运行结束,可理解为拥有“永久”寿命。

在函数内或其他程序块{ }中定义的变量都拥有块作用域,一般情况下被赋予自动存储期,其生存期从被定义开始直至该程序块结束(大花括号)处。

另外,在函数内或其他程序块{ }中使用存储类说明符 static 定义的变量,也被赋予静态存储期,其生存期也直至程序运行结束(如代码清单 1 中所示)。

代码清单 1:自动存储期和静态存储期
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int fx=0;

void func(void)
{
    static int sx=0;
    int ax=0;
    printf("%3d %3d %3d\n",ax++,sx++,fx++);
}

int main( )
{
    system("color 70");
    int i;
    printf("  i  ax  sx  fx\n");
    printf("----------------\n");
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        printf("%3d ",i);
        func();
    }
    printf("----------------\n");
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果为:
  i  ax  sx  fx
----------------
  0   0   0   0
  1   0   1   1
  2   0   2   2
  3   0   3   3
  4   0   4   4
  5   0   5   5
  6   0   6   6
  7   0   7   7
  8   0   8   8
  9   0   9   9
----------------

在代码清单 1 的程序中,变量 fx 在函数外面被定义,因而具有文件作用域,被赋予静态存储期。在程序执行到int fx=0;的时候,在内存中变量 fx 就被创建出来并进行初始化,直至程序运行结束时变量 fx 才在内存中消失。

变量 sx、ax、i 都是在函数内被定义的,都具有块作用域:
  • sx 是用存储类说明符 static 定义的,因而被赋予静态存储期。在程序执行开始的时候(main( )函数执行之前),在内存中变量 sx 被创建出来并进行初始化,并且直至程序运行结束时才消失。
  • ax、i 并没有用存储类说明符 static 定义,因而它们只被赋予自动存储期,在程序调用一次 func( ) 函数执行到 int ax=0; 的时候,在内存中变量 ax 被创建出来并进行初始化,当它所在的 func( ) 函数调用结束时,它就在内存中消失了。

在程序运行到执行 main( ) 函数中的int i;的时候,变量 i 被创建并初始化,直到 main( ) 函数执行结束它才消失。

在整个程序执行过程中,拥有静态存储期(永久寿命)的变量 fx 和 sx 会一直自动增加,直至程序结束时它们的值均为 9。而只在函数 func( ) 中存在的变量 ax,由于每次函数调用中,它都被重新创建并初始化为 0,因而它被创建了 10 次之后,它的值始终还是 0。

图 1 形象地列出了代码清单 1 的程序在运行过程中,内存中各变量对象的生成和消失过程。

C 程序执行过程中,变量对象的生成和消失
图 1:C 程序执行过程中,变量对象的生成和消失

总结

  1. 在函数外定义的变量,被赋予静态存储期,拥有“永久”的寿命。
  2. 在函数内使用 static 定义的变量,被赋予静态存储期,也拥有“永久”的寿命。
  3. 在函数内不使用 static 定义的变量,被赋予自动存储期,其寿命仅限于它所在的程序块。