变量类型，作用域，存储空间与生命周期

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变量的作用域：指变量能够在什么地方被访问。比如有的变量只能在函数内部访问，有的变量是所有函数都能访问。

变量的存储空间：存放变量的内存位置。要明白变量在内存中存放的位置，首先就先了解下系统的内存布局。

以x86为例，x86支持32位寻址，因此可以支持最大2³²=4GB的虚拟内存空间（也可以通过PAE技术增加到36位寻址，因此可以将寻址空间扩大到64GB）。如图所示，在4G的虚拟地址空间中，Windows系统的内存主要分为内核空间和应用层空间上下两部分，每部分各占约2GB，其中还包括了一个64KB的NULL空间以及非法区域。Windows内存的逻辑地址包含2部分，即段选择符和偏移地址，CPU在做地址翻译的时候，通过分段机制计算出一个线性地址，再通过页表机制映射到物理地址以便存取物理内存中的数据和指令。

X64（AMD64）的内存布局与X86的内存布局类似，不同的地方在于各自空间的范围和大小不同，同时X64下还存在着一些空洞（hole），如图所示。在X64内存理论上支持最大2⁶⁴的寻址空间，但实际上这个空间太大了，目前根本用不完，因此实际上的X64系统一般都只支持到40多位（比如Windows支持44位最大寻址空间为16TB，Linux 支持48位最大寻址空间256TB等），支持的空间达到了TB级别。但是，无论是在内核空间还是在应用层空间，这些上TB的空间并不都是可用的，存在着所谓的空洞。

当程序加载入内存后，程序在内存中可以分为若干个区，这些区包括：静态区（.data,.rdata,.bss段等），代码区(.text)，堆区，栈区等。

.text 代码段，这个存放代码的，用汇编角度来看就是指令。

.rdata 只读数据段，存放常量，字符常量，const常量。

.data 数据段，存放已经初始化好的全局变量和静态变量。

.bss 存放未初始化的全局变量和静态变量。

.rdata，.data，.bss都是存放的数据。除了.bss段，.rdata，.data段的值都是在编译的时候就确定了，并且将其编译进了可执行文件，经过反汇编都能找得到。bss段是在代码运行的时候手动编写汇编代码将其初始化为0的（这就是未初始化的全局和静态变量默认值为0的根源）

.stack:栈区，存放局部变量等。如下图所示，栈区存放这函数调用过程中的形参，返回地址以及局部变量等（将在函数一章讲调用约定的时候具体介绍栈上的数据）。

变量的生命周期：变量有效的时间段，只有在变量的生命周期内，才能访问该变量。有的变量的生命周期是函数运行期间，函数结束，变量就消失了。有的变量的生命周期是程序运行期间，只要程序还未结束，变量就不会消失或销毁。

变量分类：全局变量，局部变量，静态变量（静态全局变量和静态局部变量），寄存器变量，外部变量。

全局变量:全局变量的说明的位置在所有函数之外 ，整个程序可见，生命周期为整个程序运行期间，存储位置为静态存储区。

局部变量：在函数内部说明的变量为局部变量，只有在函数执行时，局部变量才存在，当函数执行完退出后，局部变量随之消失。作用域为函数内部，存储空间为栈。

全局静态变量:与全局变量唯一不同的地方是别的文件不能访问该变量

局部静态变量：与局部变量的区别是，存储在静态区，整个程序运行期间有效，具有记忆功能，只初始化一次，默认初始化为零

寄存器变量：不像其他变量那样在内存中存放数据，而是在CPU的寄存器中暂存数据，使用寄存器变量比使用内存变量的操作速度快得多。只有整型和字符型变量可定义为寄存器变量。由于CPU中寄存器有限，尽量减少使用数量和和占用时间，用完马上释放；不能定义为全局变量，也不能定义在结构或者类中。

extern关键字：为了解决全局变量和函数的共用问题，就引入了 extern关键字。这样只需在一个文件中定义全局变量和函数，在另一个文件中要用到这些变量和函数时，只需将那个文件中的变量和函数说明表复制过来，在前面加上extern，告诉编译器，这些变量和函数已经在别的文件中定义说明。

//main.cpp

int a = 0; //全局变量

char *p1; //全局变量

static int x=10; //全局静态变量，10为常量

void func(void)

{

       int b; //局部变量

       char s[] = “123”; //s为局部变量，”123”为常量

       char *p2; //p2为局部变量

       char *p3 = “hello, world”; //p3为局部变量，”hello, world”为常量

       static int c =0;//局部静态变量

       register int i =0;//寄存器变量        

       p1 = (char *)malloc(128); //p1指向堆上的内存，直到free

       p2 = (char *)malloc(256);//p2指向对上的内存，直到free

       free(p1);

       free(p2);

}

int main(void)

{

    func();

    printf(“hello world\n”);

    return 0;

}

归纳起来，不同类型变量的存储空间，作用域与生命周期如下表所示：