C 语言中 auto/static/register/extern 的区别

C中的auto、static、register和extern的区别

C语言中的每一个变量和函数有两个属性：数据类型和数据的存储类别。数据类型（整形、字符型等），存储类别是指数据在内存中存储的方法，存储方法有两大类：静态存储类和动态存储类。具体包括四种：自动的（auto），静态的（static），寄存器的（register）和外部的（extern）。

auto变量：函数中的局部变量，如不专门声明static，一般都是动态地分配存储空间。自动变量：在调用该函数时系统会给他们分配存储空间，一旦函数调用结束这些存储空间就会自动释放。关键字“auto”可以省略，不写则隐含确定为“自动存储类别”，属于动态存储方式。

static声明变量：用static声明的静态局部变量，在函数调用结束后不消失，反而保留当前的数据，在下一次该函数调用时，该变量现有的值就是上一次函数调用结束时的值。

一般用static声明一个变量的作用有二：（1）对局部变量用static声明，则为该变量分配的空间在整个程序执行期间始终存在。（2）对全部变量用static声明，则该变量的作用域只限于本文件模块，即被声明的文件中。

eg：f(int a)

       {

           auto b=0;               //将b定义为auto类型。

           static c=3;              //将c定义为static类型。

           b=b+1,c=c+1;

           return(a+b+c);

        }

      main()

 {

        int a=2,i;

        for(i=0;i<3;i++)

         printf("%d",f(a));

       }

在第一次调用f函数时b=0,c=3，第一次调用结束后b=1,c=4，a+b+c=7;执行完之后由于c是静态局部变量，在函数调用结束后，它并不释放，所以保留c=4。而b还是0。所以程序输出7,8,9。

static还可以声明函数，eg：static int fun（int a, int b）称fun为内部函数，或者静态函数。内部函数的使用只限于所在文件，而且不同文件中的同名内部函数互不干扰。

register变量：一般变量的值都是存储在内存中，（当程序需要用到哪一个变量的值，由控制器发出指令将内存中该变量的值送到运算器，完了如果需要存数，再从运算器将数据送到内存中存放。）所以就引出一个问题，如果我们进行一段频繁的运算，则存储变量的值肯定要花费不少时间，所以C语言允许将局部变量的值存放在寄存器中，这样需要时就直接搬用，不必再进行过内存。提高运算速度。

extern声明外部变量：外部变量（即全局变量）是在函数的外部定义的。作用域为从变量的定义处开始，到本程序文件的结尾。可以在一个文件内声明外部变量，如：

   main（）

     {

       extern A,B;

       printf("%d",max(A,B));

     } int A=13,B=-8;

也可以在多文件的程序中声明外部变量。

extern还可声明函数，eg：extern int fun（int a, int b）；声明的外部函数可供其他文件调用，在C中，定义函数时省略extern，则隐含为外部函数另附加一个两个关键字const和volitate  

别人问起，不能简单说const表示常数，这样会让别人觉得很外行。或许可以说是只读，其实也不完全正确。务必要弄清楚一下几个定义的含义：

const int a;       //a是一个常整型数

int const a;      //a是一个整型常数

const int *a;    //a是一个指向常整型数的指针，从这里可以看出整型数不可以修改，但指针可以。

int * const a;   //a是一个指向整型数的常指针，整型数可以修改，指针不能修改。

int const * a const;   //a是一个指向常整型数的常指针。

如果能正确回答这些问题，那么他就给我留下了一个好印象。顺带提一句，也许你可能会问，即使不用关键字 const，也还是能很容易写出功能正确的程序，那么我为什么还要如此看重关键字const呢？我也如下的几下理由：

1). 关键字const的作用是为给读你代码的人传达非常有用的信息，实际上，声明一个参数为常量是为了告诉了用户这个参数的应用目的。如果你曾花很多时间清理其它人留下的垃圾，你就会很快学会感谢这点多余的信息。（当然，懂得用const的程序员很少会留下的垃圾让别人来清理的。）

2). 通过给优化器一些附加的信息，使用关键字const也许能产生更紧凑的代码。

3). 合理地使用关键字const可以使编译器很自然地保护那些不希望被改变的参数，防止其被无意的代码修改。简而言之，这样可以减少bug的出现。

关键字volatile有什么含意 并给出三个不同的例子。

一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：

1). 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）

2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)

3). 多线程应用中被几个任务共享的变量

回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。

假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑这否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。

2). 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。

3). 下面的函数有什么错误：

int square(volatile int *ptr)

{

return *ptr * *ptr;

}

下面是答案：
1). 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。

2). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。

3). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

int square(volatile int *ptr)

{

int a,b;

a = *ptr;

b = *ptr;

return a * b;

}

由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

long square(volatile int *ptr)

{

int a;

a = *ptr;

return a * a;

}

PS：

1、static的意思是函数第一次执行时对变量初始化，之后再调用就不再执行该变量初始化，而保留上一次执行的结果。

2、const int a; int const a; 这两个写法是等同的，表示a是一个int常量。

const int *a; 表示a是一个指针，可以任意指向int常量或者int变量，它总是把它所指向的目标当作一个int常量。也可以写成int const* a;含义相
9f05
同。
int * const a; 表示a是一个指针常量，初始化的时候必须固定指向一个int变量，之后就不能再指向别的地方了。
int const * a const;这个写法没有，倒是可以写成int const * const a;表示a是一个指针常量，初始化的时候必须固定指向一个int常量或者int变量，之后就不能再指向别的地方了，它总是把它所指向的目标当作一个int常量。也可以写成const int* const a;含义相同。

const char *p; 常量指针，指向一块区域，这块区域不可写，只能读。
char * const p; 指针常量，指向一块区域，这块区域可读可写，但是指针的值初始后就不能改，类似于一般常量。

3、volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。下面举例说明。在DSP开发中，经常需要等待某个事件的触发，所以经常会写出这样的程序：short flag;
void test()
{
do1();
while(flag==0);
do2();
}    这段程序等待内存变量flag的值变为1(怀疑此处是0,有点疑问,)之后才运行do2()。变量flag的值由别的程序更改，这个程序可能是某个硬件中断服务程序。例如：如果某个按钮按下的话，就会对DSP产生中断，在按键中断程序中修改flag为1，这样上面的程序就能够得以继续运行。但是，编译器并不知道flag的值会被别的程序修改，因此在它进行优化的时候，可能会把flag的值先读入某个寄存器，然后等待那个寄存器变为1。如果不幸进行了这样的优化，那么while循环就变成了死循环，因为寄存器的内容不可能被中断服务程序修改。为了让程序每次都读取真正flag变量的值，就需要定义为如下形式：
volatile short flag;
    需要注意的是，没有volatile也可能能正常运行，但是可能修改了编译器的优化级别之后就又不能正常运行了。因此经常会出现debug版本正常，但是release版本却不能正常的问题。所以为了安全起见，只要是等待别的程序修改某个变量的话，就加上volatile关键字。