• 在C語(yǔ)言中變量和函數(shù)有數(shù)據(jù)類型和存儲(chǔ)類型兩個(gè)屬性，因此變量定義的一般形式為：存儲(chǔ)類型 數(shù)據(jù)類型 變量名表；

C語(yǔ)言提供了一下幾種不同的存儲(chǔ)類型：

（1） 自動(dòng)變量（auto）

（2） 靜態(tài)變量（static）

（3） 外部變量（extern）

（4） 寄存器變量（register）

下面一個(gè)一個(gè)介紹：

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外部變量（全局變量）extern----全局靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)

定義 引用性聲明

標(biāo)準(zhǔn)定義格式：extern 類型名 變量名；

如果在所有函數(shù)之外定義的變量沒(méi)有指定其存儲(chǔ)類別，那么它就是一個(gè)外部變量，它的作用域是從它的定義點(diǎn)到本文件的末尾（在單個(gè)源文件中的確是這樣，如果有多個(gè)源文件，全局變量的作用范圍不是從變量定義處到該文件結(jié)尾，而是在其他文件中也有效），但是如果要在定義點(diǎn)之前或者其他文件中使用它，那么就需要使用關(guān)鍵字extern對(duì)其進(jìn)行聲明（注意不是定義，編譯器并不為其分配內(nèi)存）

• 總結(jié)說(shuō)也就是，函數(shù)之外沒(méi)有指定存儲(chǔ)類別的，一般是外部變量，作用域是定義位置到文件末尾。但是要在其他文件中使用需要extern聲明，不分配內(nèi)存。

舉例說(shuō)明：

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

在 file1.c 文件中定義全局變量 count：int count = 0;在 file2.c 文件中使用 extern 聲明 count 變量：extern int count;

這樣，在 file2.c 文件中就可以訪問(wèn) count 變量了，而不需要重新定義它。在編譯時(shí)，兩個(gè)源文件將被鏈接起來(lái)，共享同一個(gè) count 變量。

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注意：extern int i 是聲明，但是初始化賦值就是定義了。

extern int i; //是聲明，不是定義，沒(méi)有分配內(nèi)存
int i; //是定義

如果在聲明的時(shí)候給變量賦值，那么就和去掉extern直接定義變量賦值是等價(jià)的

extern int a = 10;//盡量不要寫這種定義方式
int a = 10;//上述兩條語(yǔ)句等價(jià)

盡量不要這樣寫，這樣就分配內(nèi)存空間了

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?易錯(cuò)點(diǎn)：函數(shù)之外未定義的變量一般是外部變量 extern

也就是說(shuō)一般沒(méi)指定存儲(chǔ)類別的變量咱們常見(jiàn)的是extern定義的，也就是說(shuō) 全局變量是聲明，局部變量(函數(shù)變量)是定義！ ，區(qū)別在于占用空間。

舉例如下：

//說(shuō)一般沒(méi)指定存儲(chǔ)類別的變量咱們常見(jiàn)的是extern定義的，也就是說(shuō) **`全局變量是聲明，局部變量(函數(shù)變量)是定義！`** ，區(qū)別在于占用空間。
#include<stdio.h>//全局變量
int a;
int a;  //函數(shù)外邊，相當(dāng)于extern聲明??  ，聲明可以??????int main()
{int b;int b;  //函數(shù)內(nèi)部，相當(dāng)于局部變量。相當(dāng)于auto int b；定義只能一次。會(huì)報(bào)錯(cuò)return 0;
}

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全局變量 與 局部變量的區(qū)別

Tips:
定義：表示創(chuàng)建變量或分配存儲(chǔ)單元
聲明：說(shuō)明變量的性質(zhì)，但并不分配存儲(chǔ)單元

extern int i; //是聲明，不是定義，沒(méi)有分配內(nèi)存
int i; //是定義

如果在聲明的時(shí)候給變量賦值，那么就和去掉extern直接定義變量賦值是等價(jià)的

extern int a = 10;//盡量不要寫這種定義方式
int a = 10;//上述兩條語(yǔ)句等價(jià)

（注意上面的不同語(yǔ)句對(duì)聲明和定義的區(qū)分，對(duì)源文件中的局部變量來(lái)說(shuō)是成立的（也就是.c文件），而對(duì)于源文件中的全局變量（外部變量）int a和在頭文件中的int a就不能用上面的語(yǔ)句來(lái)解釋聲明和定義的區(qū)別）

補(bǔ)充：定義和聲明的一個(gè)小坑，對(duì)于int a;來(lái)說(shuō)，在源文件中，如果是全局變量的話就是聲明，如果是局部變量的話就是定義

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?? 謹(jǐn)記：聲明可以多次，定義只能一次

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extern的生存周期

extern 關(guān)鍵字只是聲明一個(gè)變量，它并不會(huì)直接創(chuàng)建變量的實(shí)體，因此沒(méi)有生命周期的概念。

具體來(lái)說(shuō)，extern 只是向編譯器聲明某個(gè)變量已經(jīng)在別處定義過(guò)，讓編譯器在編譯時(shí)知道這個(gè)變量的存在。這樣，在鏈接階段，編譯器就能夠?qū)⑺杏玫皆撟兞康拇a與它的定義進(jìn)行鏈接，從而使得程序能夠正常運(yùn)行。

因此，extern 聲明的變量的生命周期與其定義的實(shí)體的生命周期是一致的，即它們都是在程序運(yùn)行期間一直存在的。這意味著，如果一個(gè)全局變量在某個(gè)文件中被定義為 extern，那么它的生命周期將與整個(gè)程序的生命周期相同，只要程序運(yùn)行，該變量就一直存在。

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靜態(tài)存儲(chǔ)類— static

定義

• 在 C 語(yǔ)言中，可以使用 static 關(guān)鍵字來(lái)定義靜態(tài)存儲(chǔ)類變量或函數(shù)。

對(duì)于靜態(tài)存儲(chǔ)類變量，static 關(guān)鍵字用于改變變量的存儲(chǔ)位置和作用域。具體來(lái)說(shuō)，使用 static 定義的變量存儲(chǔ)在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中，具有靜態(tài)持續(xù)性，即使函數(shù)返回，它的值也會(huì)保留。而且，static 變量只能在當(dāng)前文件中訪問(wèn)，不能被其他文件訪問(wèn)。

• 定義格式：static 類型符 變量名稱 = 初始值;

舉例：

#include <stdio.h>void func(void);static int count = 10; // 定義靜態(tài)存儲(chǔ)類變量int main()
{while (count--){func();}return 0;}
void func(void)
{static int i = 5; // 定義靜態(tài)存儲(chǔ)類變量i++;printf("i is %d and count is %d\n", i, count);
}

在上面的代碼中，count 和 i 都是靜態(tài)存儲(chǔ)類變量，它們的值在函數(shù)調(diào)用之間保持不變。同時(shí)，count 只能在當(dāng)前文件中訪問(wèn)，而 i 只能在 func() 函數(shù)中訪問(wèn)。

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?易錯(cuò)點(diǎn)：static 變量的值只會(huì)在第一次初始化時(shí)被賦值，之后在函數(shù)調(diào)用之間保持不變。

舉例說(shuō)明：

#include <stdio.h>void func(void);int main()
{for (int i = 0; i < 5; i++){func();}return 0;
}void func(void)
{static int i = 5; // 定義靜態(tài)存儲(chǔ)類變量 staticint j = 5; // 定義自動(dòng)存儲(chǔ)類變量 auto i++; // 對(duì)靜態(tài)變量進(jìn)行自增j++; // 對(duì)自動(dòng)變量進(jìn)行自增printf("i is %d and j is %d\n", i, j);
}

在上面的示例中， func() 函數(shù)中定義了一個(gè)靜態(tài)變量 i 和一個(gè)自動(dòng)變量 j。在 func() 函數(shù)的每次調(diào)用中，i 的值都會(huì)自增1，而j 的值則會(huì)在每次調(diào)用中被初始化為5，然后自增1。

運(yùn)行程序，執(zhí)行效果如下：

i is 6 and j is 6
i is 7 and j is 6
i is 8 and j is 6
i is 9 and j is 6
i is 10 and j is 6

可以看到，static 變量 i 的值在函數(shù)調(diào)用之間保持不變，并且在每次調(diào)用時(shí)自增1，而自動(dòng)變量 j 的值在每次調(diào)用時(shí)都會(huì)被重新初始化為5，然后自增1。

這說(shuō)明了 static 變量的值不會(huì)改變的原因是因?yàn)樗鼈兙哂徐o態(tài)存儲(chǔ)期和靜態(tài)鏈接性。

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如果定義為全局靜態(tài)變量也不會(huì)變，還是會(huì)保持值，不會(huì)被初始化。

#include <stdio.h>void func(void);
static int i = 5; // 定義靜態(tài)存儲(chǔ)類變量 static
int main()
{for (int i = 0; i < 5; i++){func();}return 0;
}void func(void)
{int j = 5; // 定義自動(dòng)存儲(chǔ)類變量 auto i++; // 對(duì)靜態(tài)變量進(jìn)行自增j++; // 對(duì)自動(dòng)變量進(jìn)行自增printf("i is %d and j is %d\n", i, j);
}

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不會(huì)變化的具體原因是：

static 定義的變量值不會(huì)變化的具體原因是因?yàn)?#xff1a;

1. 靜態(tài)存儲(chǔ)期：static 變量被分配在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中，該區(qū)域的變量在程序運(yùn)行期間一直存在，而不是像局部變量一樣在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后銷毀。
2. 靜態(tài)鏈接性：static 變量具有靜態(tài)鏈接性，只能被定義它的源文件內(nèi)的函數(shù)訪問(wèn)，其他文件無(wú)法訪問(wèn)。
3. 變量只被初始化一次：static 變量只被初始化一次，在其它時(shí)刻，只是在其原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。因此，變量的值在函數(shù)調(diào)用之間保持不變。

綜上所述，static 變量值不會(huì)改變的原因是因?yàn)樗鼈兙哂?靜態(tài)存儲(chǔ)期和靜態(tài)鏈接性，以及變量只被初始化一次，所以在函數(shù)調(diào)用之間保持不變。

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這個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)很重要，也是static的特別之處。特點(diǎn)。

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static的生存周期— 取決于程序運(yùn)行周期，不僅僅在函數(shù)調(diào)用期間

static 定義的變量有靜態(tài)存儲(chǔ)期，意味著它們?cè)诔绦蜻\(yùn)行期間一直存在，直到程序結(jié)束才被銷毀。在函數(shù)內(nèi)部，static 定義的變量只會(huì)被初始化一次，在其它時(shí)刻，只是在其原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，因此其值在函數(shù)調(diào)用之間保持不變。

具體來(lái)說(shuō)，static 定義的變量的生存周期取決于其定義位置。如果在函數(shù)內(nèi)部定義了 static 變量，則該變量的生存周期為整個(gè)程序的運(yùn)行期間，而不是僅在函數(shù)調(diào)用期間。

舉例：

#include <stdio.h>void test()
{static int i = 0;printf("i = %d\n", i);i++;
}int main()
{for (int j = 0; j < 3; j++){test();}return 0;
}

在這個(gè)示例中，test() 函數(shù)內(nèi)部定義了一個(gè) static 變量 i，并在每次調(diào)用 test() 函數(shù)時(shí)輸出 i 的值。由于 i 是 static 變量，所以它的值在函數(shù)調(diào)用之間保持不變，并且在每次調(diào)用時(shí)自增1。

運(yùn)行程序如下：

i = 0
i = 1
i = 2

可以看到，i 的值在函數(shù)調(diào)用之間保持不變，每次調(diào)用時(shí)自增1，這說(shuō)明了 static 變量的生存周期是整個(gè)程序的運(yùn)行期間，而不是僅在函數(shù)調(diào)用期間。

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下面總結(jié)下區(qū)別 ： 對(duì)比記憶

extern與static的作用域和周期的不同

extern 和 static 是 C 語(yǔ)言中的兩個(gè)關(guān)鍵字，它們?cè)谧兞康淖饔糜蚝蜕芷谏嫌泻艽蟮牟煌?/p>

作用域：

• extern 關(guān)鍵字用于聲明外部變量，也就是在一個(gè)源文件中定義，而在另一個(gè)源文件中聲明。外部變量具有全局作用域，也就是說(shuō)，它們的作用域不限于定義它們的函數(shù)或代碼塊。

• static 關(guān)鍵字用于定義靜態(tài)變量，靜態(tài)變量的作用域僅限于定義它們的函數(shù)或代碼塊，也就是說(shuō)，它們只能在其定義的代碼塊中訪問(wèn)。

周期：

• extern 關(guān)鍵字用于聲明外部變量，其定義和初始化在另一個(gè)源文件中進(jìn)行。因此，外部變量的生命周期和作用域是整個(gè)程序的運(yùn)行期間，也就是說(shuō)，它們?cè)诔绦蜷_(kāi)始時(shí)創(chuàng)建，在程序結(jié)束時(shí)銷毀。

• static 關(guān)鍵字用于定義靜態(tài)變量，靜態(tài)變量的生命周期是整個(gè)程序的運(yùn)行期間。在函數(shù)內(nèi)部定義 static 變量，這個(gè)變量只會(huì)被初始化一次，然后在函數(shù)調(diào)用之間保持不變。

綜上所述，extern 和 static 關(guān)鍵字定義的變量的作用域和生命周期都有所不同，需要根據(jù)具體的需求來(lái)選擇使用哪個(gè)關(guān)鍵字來(lái)定義變量。

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因此，你可以這樣理解：

• extern 關(guān)鍵字聲明的變量可以在整個(gè)程序中訪問(wèn)，它的生命周期和作用域是全局的，直到程序結(jié)束時(shí)被銷毀。

• static 關(guān)鍵字定義的變量只能在同一個(gè)源文件中訪問(wèn)，它的生命周期是整個(gè)程序的運(yùn)行期間，但作用域是局部的，只能在定義它的函數(shù)或代碼塊中訪問(wèn)，直到程序結(jié)束時(shí)被銷毀。

• 還有個(gè)不同之處是 extern是聲明，static是定義。 這取決于extern的特殊性

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auto 自動(dòng)存儲(chǔ)類別— 默認(rèn) — 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)

在 C 語(yǔ)言中，auto 存儲(chǔ)類型是默認(rèn)的存儲(chǔ)類型，如果沒(méi)有顯式地指定存儲(chǔ)類型，則變量會(huì)被默認(rèn)為自動(dòng)存儲(chǔ)類型。

舉例：在函數(shù)內(nèi)部定義一個(gè)自動(dòng)變量：

void myFunction() {auto int x = 0;// ...
}

自動(dòng)存儲(chǔ)類型的變量會(huì)在定義它的函數(shù)或代碼塊中被創(chuàng)建，當(dāng)函數(shù)或代碼塊執(zhí)行完畢時(shí)，自動(dòng)存儲(chǔ)類型的變量也會(huì)被銷毀。這意味著，變量的生命周期僅限于它所在的函數(shù)或代碼塊內(nèi)部，不能被其他函數(shù)或代碼塊訪問(wèn)。

在上述代碼中，變量 x 被定義為自動(dòng)存儲(chǔ)類型。它的作用域和生命周期僅限于函數(shù) myFunction() 中，在函數(shù)執(zhí)行完畢后會(huì)被銷毀。

• 需要注意的是，在 C 語(yǔ)言中，使用 auto 聲明變量時(shí)，不能同時(shí)給出變量的存儲(chǔ)類別說(shuō)明符，例如不能將 auto 與 static 或 extern 同時(shí)使用，因?yàn)檫@樣會(huì)產(chǎn)生二義性。

• 不賦初值的話，隨機(jī)值

• 不專門聲明為 static 存儲(chǔ)類別，都是動(dòng)態(tài)地分配存儲(chǔ)空間的，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中。

• 關(guān)鍵字 auto 可以省略，auto 不寫則隱含定為“自動(dòng)存儲(chǔ)類別”，屬于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式

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register—— 寄存器存儲(chǔ)

register 是 C 語(yǔ)言中的一種存儲(chǔ)類別（Storage Class），它用于告訴編譯器將變量存儲(chǔ)在寄存器中。在 C 語(yǔ)言中，變量的存儲(chǔ)位置可以是寄存器、堆?；蜢o態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，使用 register 存儲(chǔ)類別可以幫助我們優(yōu)化代碼性能，因?yàn)榧拇嫫髟L問(wèn)速度比訪問(wèn)內(nèi)存快。

存儲(chǔ)在內(nèi)存中 CPU寄存器

在 C 語(yǔ)言中，使用 register 關(guān)鍵字聲明變量時(shí)，它將被存儲(chǔ)在 CPU 的寄存器中，而不是存儲(chǔ)在內(nèi)存中。由于寄存器是 CPU 內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器，所以變量的訪問(wèn)速度會(huì)更快，從而提高程序的執(zhí)行效率。但需要注意的是，變量的存儲(chǔ)位置和寄存器的數(shù)量都是由編譯器決定的，使用 register 關(guān)鍵字只是向編譯器建議將變量存儲(chǔ)在寄存器中，但并不保證一定會(huì)存儲(chǔ)在寄存器中。

需要注意的是，由于寄存器的數(shù)量是有限的，所以并不是所有的變量都可以存儲(chǔ)在寄存器中。編譯器會(huì)根據(jù)實(shí)際情況和編譯器選項(xiàng)來(lái)決定哪些變量應(yīng)該存儲(chǔ)在寄存器中。因此，使用 register 關(guān)鍵字并不一定會(huì)提高程序的性能，有時(shí)可能會(huì)適得其反。建議只在必要時(shí)使用 register 關(guān)鍵字，或者讓編譯器自動(dòng)決定變量的存儲(chǔ)位置。

舉例：例如，在函數(shù)內(nèi)部定義一個(gè) register 變量：

void myFunction() {register int x = 0;// ...
}

在上述代碼中，變量 x 被定義為 register 存儲(chǔ)類型，它將被存儲(chǔ)在寄存器中（如果編譯器允許的話）。由于寄存器的訪問(wèn)速度比內(nèi)存快，因此訪問(wèn)變量 x 的速度會(huì)更快，從而提高程序的性能。

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??重點(diǎn)：register 的注意事項(xiàng)

1. 用register修飾的變量只能是局部變量和函數(shù)參數(shù)，不能是全局變量和靜態(tài)變量。因?yàn)閏pu的資源有限，因此不可能一直讓一個(gè)變量一直占著cpu寄存器

2. register變量一定是cpu可以接受的值

3. 不可以用&運(yùn)算符對(duì)register變量進(jìn)行取址。 使用 register 存儲(chǔ)類別的變量不能直接獲取其內(nèi)存地址，因?yàn)樗鼈兛赡艽鎯?chǔ)在寄存器中，而寄存器沒(méi)有地址。 使用 register 存儲(chǔ)類別的變量不要取地址，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致編譯器無(wú)法將其存儲(chǔ)在寄存器中，從而影響程序的執(zhí)行效率。

4. register只是請(qǐng)求寄存器變量，不一定會(huì)成功。

總之，使用 register 存儲(chǔ)類別應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行考慮，避免過(guò)度使用 register 存儲(chǔ)類別，從而影響程序的性能。

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用于單片機(jī)的道理——提高效率

register 存儲(chǔ)類別在單片機(jī)編程中也經(jīng)常被使用。由于單片機(jī)資源有限，使用寄存器存儲(chǔ)變量可以節(jié)約存儲(chǔ)空間，提高程序執(zhí)行效率。特別是在需要頻繁訪問(wèn)變量的場(chǎng)景下，使用 register 存儲(chǔ)類別可以提高程序的響應(yīng)速度。

舉例來(lái)說(shuō)，如果需要在單片機(jī)中使用計(jì)時(shí)器，可以定義一個(gè) register 變量來(lái)存儲(chǔ)計(jì)時(shí)器的值。這樣，在每次需要使用計(jì)時(shí)器時(shí)，就可以直接訪問(wèn)寄存器中的值，而不需要從內(nèi)存中讀取，從而提高程序的執(zhí)行效率。

需要注意的是，在單片機(jī)編程中使用 register 存儲(chǔ)類別需要謹(jǐn)慎，因?yàn)榧拇嫫鞯臄?shù)量很少，而且需要編譯器支持。過(guò)度使用 register 存儲(chǔ)類別可能會(huì)導(dǎo)致編譯器無(wú)法將變量存儲(chǔ)在寄存器中，從而影響程序的性能。因此，需要在具體應(yīng)用場(chǎng)景下根據(jù)實(shí)際情況決定是否使用 register 存儲(chǔ)類別。

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總結(jié)：四種存儲(chǔ)類別對(duì)比

下表對(duì) C 語(yǔ)言中的四種存儲(chǔ)類別進(jìn)行了比較，包括了生存周期、作用域、存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)區(qū)域等方面：

存儲(chǔ)類別	生命周期	作用域	存儲(chǔ)方式	存儲(chǔ)區(qū)域	使用場(chǎng)景
auto	函數(shù)內(nèi)部	塊級(jí)別	棧	RAM	用于存儲(chǔ)局部變量
static	整個(gè)程序	塊級(jí)別	數(shù)據(jù)段	RAM	用于存儲(chǔ)局部變量的持久性版本
extern	整個(gè)程序	文件級(jí)	數(shù)據(jù)段	RAM	用于在不同的源文件中共享全局變量
register	函數(shù)內(nèi)部	塊級(jí)別	寄存器	CPU	用于提高變量的訪問(wèn)速度

其中，“存儲(chǔ)方式”指的是變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)方式，包括棧、堆、數(shù)據(jù)段和寄存器等；“存儲(chǔ)區(qū)域”指的是變量在程序執(zhí)行期間所占用的存儲(chǔ)區(qū)域，包括 RAM 和 CPU 寄存器等。

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