C语言学习之关键字的示例详解

目录

• 1. 前言
• 2. 什么是关键字
• 3. extern-声明外部符号
• 4. auto-自动
• 5. typedef-类型重定义（类型重命名）
• 6. register-寄存器
• 6.1 存储器
• 6.2 register关键字的作用
• 7. static-静态
• 7.1 static修饰局部变量
• 7.2 static修饰全局变量
• 7.3 static修饰函数

1. 前言

大家好，我是努力学习游泳的鱼。关键字，这名字一听，就很关键。而有些关键字，你可能不是很了解，更别谈使用。所以，这篇文章将带你见识常见的关键字，一起领略它们的风采吧。

2. 什么是关键字

C语言提供了丰富的关键字，这些关键字都是语言本身预先设定好的，

用户自己是不能创造关键字的。

大部分关键字会在其他章节介绍，这里仅介绍一些稍微有点难度的关键字。

3. extern-声明外部符号

extern可以用来声明外部符号，如外部的全局变量和函数。

如我们在test1.c里定义了全局变量aint a = 2022;

我们想在test2.c里使用，就得先用extern声明一下extern int a;

注意：一般extern是用来声明外部的全局变量的。因为如果直接写int a;就不是声明了，而是定义，会直接创建一个变量a。只有写extern int a;才是声明变量a。如果是声明外部的函数，可以省略掉extern。如直接写int Add(int, int);和写extern int Add(int, int);效果是相同的。

4. auto-自动

C语言里的局部变量，进入局部范围时自动创建，出局部范围时自动销毁。这种自动创建，自动销毁的特性，其实是由于前面省略了关键字auto。比如，int a = 0;其实编译器会处理为auto int a = 0;一般来说，auto会被省略掉。

5. typedef-类型重定义（类型重命名）

typedef关键字用于给类型起别名，相当于起了个外号。

比如unsigned int num = 10;如果我们嫌unsigned int这个类型写起来太麻烦了，可以给它起个别名叫做uint:typedef unsigned int uint;这样上面的代码就等价于uint num = 10;

6. register-寄存器

6.1 存储器

数据的存储，需要存储器。常见的存储器有：

网盘，硬盘，内存，高级缓存，寄存器。

从左到右，速度越快，从而造价越高，从而空间越小。

早期，CPU处理的数据都来自内存。当时，CPU的处理速度和内存的读写速度是差不多的。随着技术的迭代，内存的读写速度逐渐跟不上CPU的处理速度，CPU在很大程度上被闲置了。

于是就有了这么一层设计。在内存之上设置读写速度更快的高级缓存和寄存器。CPU从寄存器中拿数据，与此同时，寄存器从高级缓存中拿数据，高级缓存从内存中拿数据。如果CPU想要的数据在寄存器中没有，那就直接从高级缓存中拿数据，如果还没有再从内存中拿。由于大部分数据都能在寄存器中命中，整体上，处理数据的速度就提升了。

以上，我们能明白一点：

寄存器的读写速度是非常快的！

6.2 register关键字的作用

如果我们写int num = 10;num是放在内存中的。如果我们加了个registerregister int num = 10;此时register的作用是建议把num放在寄存器中。注意只是建议，实际是否放在寄存器中取决于编译器的处理。

7. static-静态

在C语言中，static有3种用法，分别修饰局部变量，全局变量和函数。

1.修饰局部变量-称为静态局部变量

2.修饰全局变量-称为静态全局变量

3.修饰函数-称为静态函数

7.1 static修饰局部变量

7.1.1 代码对比

下面代码的输出结果是多少呢？

#include <stdio.h>

void test()
{
	int a = 5;
	a++;
	printf("%d ", a);
}

int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		test();
		i++;
	}

	return 0;
}

输出结果：

10个6

为什么呢？test函数被调用了10次，每次都做了同样一件事，创建a并初始化为5，a自增变成6，打印a（即6）。本质上，每次进入test函数都会创建a，出test函数时都会销毁a。这是由于局部变量的特性：进入局部范围创建，出局部范围销毁。那么，每次进入test函数创建的都是一个新的a，和之前创建的a没有任何关系。
明白这点后，再看下面这段代码，输出的结果又是多少？

#include <stdio.h>

void test()
{
	static int a = 5;
	a++;
	printf("%d ", a);
}

int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		test();
		i++;
	}

	return 0;
}

答案：

输出6~15。

分析一下：第一次调用test函数时和没有static相同，创建a并初始化，自增，打印（此时a是6），但第二次调用怎么就打印7了呢？这说明，第二次调用时，a还是上次调用留下来的6，才会自增变成7！也就是说，第一次调用结束后，a并没有销毁，第二次调用时依然存在。同理，第二次调用后a也没有销毁，第三次调用时a仍是第二次调用留下来的7，然后自增变成8后打印，以此类推。

static修饰局部变量的时候，局部变量就变成了静态的局部变量，出了局部的范围，不会销毁，下一次进入函数依然存在。

7.1.2 原理分析

内存可以分为：栈区，堆区，静态区，等等。

栈区存储的是局部变量，函数参数，等等。

堆区是用来动态内存开辟的，与之相关的函数有malloc,realloc,calloc和free等等。

静态区存储的是静态变量和全局变量。

静态的局部变量出了作用域依然存在，是因为它是存储在静态区的。

同样存储在静态区的全局变量，生命周期也很长。

static修饰局部变量时，实际改变的是变量的存储位置，本来一个局部变量是放在栈区的，被static修饰后放在了静态区，从而导致，出了作用域依然存在，生命周期并没有结束。

注意：放在静态区的变量出了作用域不销毁，相当于生命周期变长了，但是作用域并没有发生变化，也就是说，静态的局部变量仍然只能在它的局部范围内使用！
静态区中的数据的生命周期和程序的生命周期是一致的。程序结束，静态数据的生命周期也就到了。

7.2 static修饰全局变量

7.2.1 代码对比

我们创建两个源文件，test1.c和test2.c

在test1.c里定义一个全局变量g_val

// test1.c
int g_val = 2022; // 全局变量，定义在test1.c中

在test2.c内部使用这个全局变量，由于全局变量的作用域是整个工程，所以可以跨源文件使用。但是在使用前需要使用extern声明，否则会报编译错误。

// test2.c
extern int g_val;

int main()
{
	g_val = 2023;

	return 0;
}

如果我们在g_val的定义前面加上static会发生什么呢？

// test1.c
static int g_val = 2022; // 全局变量，定义在test1.c中

// test2.c
extern int g_val;

int main()
{
	g_val = 2023;

	return 0;
}

此时会报链接错误，因为g_val是定义在test1.c里的静态全局变量，不能在test2.c内部使用。看来静态的全局变量不能跨文件使用了。

7.2.2 原理分析

一个全局变量本来是具有外部链接属性的，既能在自己所在的源文件内部使用，也能在其他文件内部使用。

但是被static修饰之后外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在自己所在的源文件内部使用，不能在其他文件内部使用了。

使用上感觉作用域变小了。

7.3 static修饰函数

7.3.1 代码对比

我们在test1.c里定义一个函数

// test1.c
int Add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

在test2.c内部使用，同理要先声明（此时可以省略extern），否则会报一个警告。

// test2.c
#include <stdio.h>

extern int Add(int, int); // extern可以省略

int main()
{
	int sum = Add(10, 20);
	printf("sum = %d\n", sum);

	return 0;
}

如果在函数定义前加上static会发生什么呢？

// test1.c
static int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

// test2.c
#include <stdio.h>

extern int Add(int, int); // extern可以省略

int main()
{
	int sum = Add(10, 20);
	printf("sum = %d\n", sum);

	return 0;
}

此时会报链接错误，因为Add函数是定义在test1.c内部的静态函数，不能在test2.c内部使用。看来static修饰函数和修饰全局变量类似，静态的函数也不能跨文件调用。

7.3.2 原理分析

static修饰函数的作用：一个函数本来是具有外部链接属性的，但是被static修饰之后，外部链接属性就变成了内部链接属性，这时这个函数只能在自己所在的源文件内部使用，其他文件是无法使用的。

使用上的感觉好像是作用域变小了。

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