局部变量、全局变量、静态局部变量、静态全局变量的异同

局部变量、全局变量、静态局部变量、静态全局变量的异同
2011-01-18 10:16
完成内容：
1.收获备忘；
2.局部变量、全局变量、静态局部变量、静态全局变量的异同；
3.设计函数atoi()（字符串转int型）
4.含参数的宏与函数的优缺点；
一．收获备忘
1.数组名指向的是一块内存块，内存的地址与大小在生命期内不可改变，只有内存块中的内容可以改变；指针可以随时指向任意类型的内存块；
2.strcpy()函数的原型：char *strcpy(char *strDestination, const char
*strSource);
malloc()函数的原型：void *malloc(size_t size);
free()函数的原型：void free(void *memblock);
3.指针在free()或delete后，需重新指向NULL，或指向合法的内存；
4.申请动态内存后，应该马上判断是否申请成功（malloc和new申请动态内存不成功返回NULL），若申请不成功，则用exit(1)强制退出程序；
5.内存分配的三种方式：
(1).从静态存储区域分配：变量在编译时已经分配好，在整个程序运行期间都存在，例如：全局变量，静态全局变量；
(2).从“栈”上分配：函数内的局部变量，在使用时自动从栈上创建内存区域，函数结束时自动释放。

由于栈上内存的分配运算内置于处理器的指令集中，使用效率很高，但容量有限；
(3).从“堆”上分配：即动态内存分配，程序员可使用malloc ()/new申请任意大小的动态内存空间，同时由程序员决定何时使用free ()/delete去释放已申请的内存。

使用起来十分灵活，但最容易出问题；
6. 指针参数传递内存的方法及常见错误P47-P49
二．局部变量，全局变量，静态局部变量，静态全局变量的异同
虽然之前在编程时对这四个“变量”就有不少困惑，但一直没去细究，前两天在联想的笔试题中看到了这样一道题，貌似知道它们的区别却又不能说出其中的原理，今天决定将其弄清楚。

局部变量：在一个函数中或复合语句中定义的变量，在动态存储区分配存储单元，在调用时动态分配，在函数或复合语句结束时自动释放；
静态局部变量：在一个函数中定义局部变量时，若加上static声明，则此变量为静态局部变量，在静态存储区分配存储单元，在程序运行期间都不释放；静态局部变量只能在该函数中使用；静态局部变量在编译时赋值（若在定义时未进行赋值处理，则默认赋值为0（对数值型变量）或空字符（对字符型变量））；静态局部变量在函数调用结束后不自动释放，保留函数调用结束后的值；
全局变量：在函数外定义的变量称为全局变量；全局变量在静态存储区分配存储单元，在程序运行期间都不释放，在文件中的函数均可调用该全局变量，其他文件内的函数调用全局变量，需加extern声明；
静态全局变量：在函数外定义变量时，若加上static声明，则此变量为静态全局变量；静态全局变量在静态存储区分配存储单元，在程序运行期间都不释放，静态全局变量在编译时赋值（若在定义时未进行赋值处理，则默认赋值为0（对数值型变量）或空字符（对字符型变量））；只能在当前文件中使用；
参考谭浩强的《C程序设计第二版》P180，可从三个方面对以上四种变量进行区分：
1.从作用域角度分，有局部变量和全局变量：
局部变量
自动变量（auto变量，函数结束后释放）
静态局部变量（函数结束后值保留）
全局变量
静态外部变量（只限本文件中使用）
外部变量（允许其他文件引用）
2.从变量的生存期分，有动态存储和静态存储两种，动态存储即在调用函数时临时分配单元，静态存储则是程序整个运行时间内都存在。

动态存储
形式参数（本函数内有效）
auto自动变量（本函数内有效）
register寄存器变量（本函数有效）
静态存储
静态局部变量（本函数内有效）
静态外部变量（本文件中有效）
外部变量（允许其他文件引用）
3.从变量的储存位置分
内存中静态存储区
静态局部变量
静态外部变量
外部变量
内存中动态存储区
auto自动变量和形式参数
CPU中的寄存器
寄存器变量
三．设计函数int *atoi(const char *str);在联想的笔试题中看到这个题目，特意拿来练练手；程序代码如下：
#include <stdio.h>
#include <assert.h> //使用断言
#include <ctype.h> //使用isspace()、isdigit()函数的头文件
#include <math.h>
#define INT_MAX (int)((pow(2, sizeof(int) * 8)) / 2.0 - 1)
#include <stdio.h>
#include <assert.h> //使用断言
#include <ctype.h> //使用isspace()、isdigit()函数的头文件
#include <math.h>
#define INT_MAX (int)((pow(2, sizeof(int) * 8)) / 2.0 - 1)
int myatoi(const char *string)
{
int flag = 1;
int result = 0;
assert(string != NULL); //若string指向NULL，则判断非法调用myatoi()函数
//若字符串有空格或制表符，则跳过;
while (isspace(*string))
{
string++;
//获取字符串的'+','-'符号位;
if (*string=='+' || *string=='-')
{
flag = (*string == '-') ? -1 : 1;
string++;
}
//程序到这里，已经没有空格和'+','-'号了，若接下来的字符是数字， //则计算出数字的大小，若不是数字，则不计算，result依旧为0;
while (*string!='\0' && isdigit(*string))
{
result = 10 * result + (*string++ - '0');
}
//判断最后结果是否溢出，若溢出则退出程序
if ((unsigned)result > INT_MAX)
{
printf("The Number Input is larger than INT_MAX：%d\n", INT_MAX); printf("exit!\n");
exit(1);
}
return (result * flag);
}
int main(void)
{
printf("%d\n", myatoi(" +1234"));
printf("%d\n", myatoi(" -2147483647"));
printf("%d\n", myatoi(" 1234"));
printf("%d\n", myatoi(" adf 1234"));
}
此函数中
1.首先通过断言assert判断对myatoi()的调用是否合法；
2.判断字符串开头是否有空格或制表符（TAB），有则跳过；
3.若字符串第一个有效字符为’-‘，则flag置-1，若为’+’，则flag置1，若为其他字符，则判断此字符串为非数字字符串，result的最终值为0；
4.将字符类型的数字转换成int类型的数字，
5.判断result是否越界，若越界，跳出程序，否则返回result*flag的值;
这道题主要考的是程序员的编程风格，虽说这个函数看上去很简单，但如果要考虑到程序的健壮性，正确定，可靠性，效率，易用性，可扩展性，可移植性等属性的话，程序编写起来就不简单了；
四．含参数的宏与函数的优缺点
无参的宏就用得多了，但带参数的宏呢？见过很多，但真正自己去编的几乎没有，
今天，顺带把这个问题也搞清楚。

含参数的宏优点:
省去了函数调用的开销,运行效率高.
含参数的缺点:
由于宏本质上是字符串的替换,所有可能会由于一些参数的副作用导致得出
错误的结果.
如:
#define max(a, b) ( ((a) > (b)) ? (a) : (b) )
如果程序中出现这样的调用: max(a++, b);
将导致a被计算2次,从而可能得到错误的结果,而函数调用不会出现这种问题.另外,如果程序中有多次宏替换的话,可能导致代码体积变大.
函数调用的优点:
没有带参数宏可能导致的副作用,计算的正确性较宏更有保证.
函数调用的缺点:
函数调用需要一些参数,返回地址等入栈,出栈的开销,效率没有带参数的宏高.。