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詳解C/C++中堆和棧及靜態(tài)數據區
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五大內存分區
在C++中，內存分成5個(gè)區，他們分別是堆、棧、自由存儲區、全局/靜態(tài)存儲區和常量存儲區。下面分別來(lái)介紹：
棧，就是那些由編譯器在需要的時(shí)候分配，在不需要的時(shí)候自動(dòng)清除的變量的存儲區。里面的變量通常是局部變量、函數參數等。
堆，就是那些由new分配的內存塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程序去控制，一般一個(gè)new就要對應一個(gè)delete。如果程序員沒(méi)有釋放掉，那么在程序結束后，操作系統會(huì )自動(dòng)回收。
自由存儲區，就是那些由malloc等分配的內存塊，他和堆是十分相似的，不過(guò)它是用free來(lái)結束自己的生命的。
全局/靜態(tài)存儲區，全局變量和靜態(tài)變量被分配到同一塊內存中，在以前的C語(yǔ)言中，全局變量又分為初始化的和未初始化的，在C++里面沒(méi)有這個(gè)區分了，他們共同占用同一塊內存區（未初始化的變量都被初始化成0或空串，C中也一樣）。
常量存儲區，這是一塊比較特殊的存儲區，他們里面存放的是常量，不允許修改（當然，你要通過(guò)非正當手段也可以修改，而且方法很多）。
明確區分堆與棧：
在bbs上，堆與棧的區分問(wèn)題，似乎是一個(gè)永恒的話(huà)題，由此可見(jiàn)，初學(xué)者對此往往是混淆不清的，所以我決定拿他第一個(gè)開(kāi)刀。
首先，我們舉一個(gè)例子：
void f() { int* p=new int[5]; }
上面這條短短的一句話(huà)就包含了堆與棧，看到new，我們首先就應該想到，我們分配了一塊堆內存，那么指針p呢？他分配的是一塊棧內存，所以這句話(huà)的意思 就是：在棧內存中存放了一個(gè)指向一塊堆內存的指針p。在程序會(huì )先確定在堆中分配內存的大小，然后調用operator new分配內存，然后返回這塊內存的首地址，放入棧中，他在VC6下的匯編代碼如下：
00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp,4
00401032 mov dword ptr [ebp-8],eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax
這里，我們?yōu)榱撕?jiǎn)單并沒(méi)有釋放內存，那么該怎么去釋放呢？是delete p么？哦，錯了，應該是delete []p，這是為了告訴編譯器：我刪除的是一個(gè)數組，VC6就會(huì )根據相應的Cookie信息去進(jìn)行釋放內存的工作。
好了，我們回到我們的主題：堆和棧究竟有什么區別？
主要的區別由以下幾點(diǎn)：
1、管理方式不同；
2、空間大小不同；
3、能否產(chǎn)生碎片不同；
4、生長(cháng)方向不同；
5、分配方式不同；
6、分配效率不同；
管理方式：對于棧來(lái)講，是由編譯器自動(dòng)管理，無(wú)需我們手工控制；對于堆來(lái)說(shuō)，釋放工作由程序員控制，容易產(chǎn)生memory leak。
空間大�。阂话銇�(lái)講在32位系統下，堆內存可以達到4G的空間，從這個(gè)角度來(lái)看堆內存幾乎是沒(méi)有什么限制的。但是對于棧來(lái)講，一般都是有一定的空間大小的，例如，在VC6下面，默認的�？臻g大小是1M（好像是，記不清楚了）。當然，我們可以修改：
打開(kāi)工程，依次操作菜單如下：Project->Setting->Link，在Category 中選中Output，然后在Reserve中設定堆棧的最大值和commit。
注意：reserve最小值為4Byte；commit是保留在虛擬內存的頁(yè)文件里面，它設置的較大會(huì )使棧開(kāi)辟較大的值，可能增加內存的開(kāi)銷(xiāo)和啟動(dòng)時(shí)間。
碎片問(wèn)題：對于堆來(lái)講，頻繁的new/delete勢必會(huì )造成內存空間的不連續，從而造成大量的碎片，使程序效率降低。對于棧來(lái)講，則不會(huì )存在這個(gè) 問(wèn)題，因為棧是先進(jìn)后出的隊列，他們是如此的一一對應，以至于永遠都不可能有一個(gè)內存塊從棧中間彈出，在他彈出之前，在他上面的后進(jìn)的棧內容已經(jīng)被彈出， 詳細的可以參考數據結構，這里我們就不再一一討論了。
生長(cháng)方向：對于堆來(lái)講，生長(cháng)方向是向上的，也就是向著(zhù)內存地址增加的方向；對于棧來(lái)講，它的生長(cháng)方向是向下的，是向著(zhù)內存地址減小的方向增長(cháng)。
分配方式：堆都是動(dòng)態(tài)分配的，沒(méi)有靜態(tài)分配的堆。棧有2種分配方式：靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配。靜態(tài)分配是編譯器完成的，比如局部變量的分配。動(dòng)態(tài)分配由alloca函數進(jìn)行分配，但是棧的動(dòng)態(tài)分配和堆是不同的，他的動(dòng)態(tài)分配是由編譯器進(jìn)行釋放，無(wú)需我們手工實(shí)現。
分配效率：棧是機器系統提供的數據結構，計算機會(huì )在底層對棧提供支持：分配專(zhuān)門(mén)的寄存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專(zhuān)門(mén)的指令執行，這就決定了棧的 效率比較高。堆則是C/C++函數庫提供的，它的機制是很復雜的，例如為了分配一塊內存，庫函數會(huì )按照一定的算法（具體的算法可以參考數據結構/操作系 統）在堆內存中搜索可用的足夠大小的空間，如果沒(méi)有足夠大小的空間（可能是由于內存碎片太多），就有可能調用系統功能去增加程序數據段的內存空間，這樣就 有機會(huì )分到足夠大小的內存，然后進(jìn)行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。
從這里我們可以看到，堆和棧相比，由于大量 new/delete的使用，容易造成大量的內存碎片；由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的系統支持，效率很低；由于可能引發(fā) 用戶(hù)態(tài)和核心態(tài)的切換，內存的申請，代價(jià)變得更加昂貴。所以棧在程序中是應用最廣泛的，就算是函數的調用也利用棧去完成，函數調用過(guò)程中的參數，返回地 址，EBP和局部變量都采用棧的方式存放。所以，我們推薦大家盡量用棧，而不是用堆。
雖然棧有如此眾多的好處，但是由于和堆相比不是那么靈活，有時(shí)候分配大量的內存空間，還是用堆好一些。
無(wú)論是堆還是棧，都要防止越界現象的發(fā)生（除非你是故意使其越界），因為越界的結果要么是程序崩潰，要么是摧毀程序的堆、棧結構，產(chǎn)生以想不到的結 果,就算是在你的程序運行過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生上面的問(wèn)題，你還是要小心，說(shuō)不定什么時(shí)候就崩掉，那時(shí)候debug可是相當困難的：）
對了，還有一件事，如果有人把堆棧合起來(lái)說(shuō)，那它的意思是棧，可不是堆，呵呵，清楚了？
static用來(lái)控制變量的存儲方式和可見(jiàn)性
函數內部定義的變量，在程序執行到它的定義處時(shí)，編譯器為它在棧上分配空間，函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時(shí)會(huì )釋放掉，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn) 題: 如果想將函數中此變量的值保存至下一次調用時(shí)，如何實(shí)現？ 最容易想到的方法是定義一個(gè)全局的變量，但定義為一個(gè)全局變量有許多缺點(diǎn)，最明顯的缺點(diǎn)是破壞了此變量的訪(fǎng)問(wèn)范圍（使得在此函數中定義的變量，不僅僅受此 函數控制）。
需要一個(gè)數據對象為整個(gè)類(lèi)而非某個(gè)對象服務(wù),同時(shí)又力求不破壞類(lèi)的封裝性,即要求此成員隱藏在類(lèi)的內部，對外不可見(jiàn)。
static的內部機制：
靜態(tài)數據成員要在程序一開(kāi)始運行時(shí)就必須存在。因為函數在程序運行中被調用，所以靜態(tài)數據成員不能在任何函數內分配空間和初始化。
這樣，它的空間分配有三個(gè)可能的地方，一是作為類(lèi)的外部接口的頭文件，那里有類(lèi)聲明；二是類(lèi)定義的內部實(shí)現，那里有類(lèi)的成員函數定義；三是應用程序的main（）函數前的全局數據聲明和定義處。
靜態(tài)數據成員要實(shí)際地分配空間，故不能在類(lèi)的聲明中定義（只能聲明數據成員）。類(lèi)聲明只聲明一個(gè)類(lèi)的“尺寸和規格”，并不進(jìn)行實(shí)際的內存分配，所以在類(lèi)聲明中寫(xiě)成定義是錯誤的。它也不能在頭文件中類(lèi)聲明的外部定義，因為那會(huì )造成在多個(gè)使用該類(lèi)的源文件中，對其重復定義。
static被引入以告知編譯器，將變量存儲在程序的靜態(tài)存儲區而非棧上空間，靜態(tài)數據成員按定義出現的先后順序依次初始化，注意靜態(tài)成員嵌套時(shí)，要保證所嵌套的成員已經(jīng)初始化了。消除時(shí)的順序是初始化的反順序。
static的優(yōu)勢：
可以節省內存，因為它是所有對象所公有的，因此，對多個(gè)對象來(lái)說(shuō)，靜態(tài)數據成員只存儲一處，供所有對象共用。靜態(tài)數據成員的值對每個(gè)對象都是一樣，但它的值是可以更新的。只要對靜態(tài)數據成員的值更新一次，保證所有對象存取更新后的相同的值，這樣可以提高時(shí)間效率。
引用靜態(tài)數據成員時(shí)，采用如下格式：
<類(lèi)名>::<靜態(tài)成員名>
如果靜態(tài)數據成員的訪(fǎng)問(wèn)權限允許的話(huà)(即public的成員)，可在程序中，按上述格式來(lái)引用靜態(tài)數據成員。
PS:
(1)類(lèi)的靜態(tài)成員函數是屬于整個(gè)類(lèi)而非類(lèi)的對象，所以它沒(méi)有this指針，這就導致了它僅能訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)的靜態(tài)數據和靜態(tài)成員函數。
(2)不能將靜態(tài)成員函數定義為虛函數。
(3)由于靜態(tài)成員聲明于類(lèi)中，操作于其外，所以對其取地址操作，就多少有些特殊，變量地址是指向其數據類(lèi)型的指針，函數地址類(lèi)型是一個(gè)“nonmember函數指針”。
(4)由于靜態(tài)成員函數沒(méi)有this指針，所以就差不多等同于nonmember函數，結果就產(chǎn)生了一個(gè)意想不到的好處：成為一個(gè)callback函數，使得我們得以將C++和C-based X Window系統結合，同時(shí)也成功的應用于線(xiàn)程函數身上。
(5)static并沒(méi)有增加程序的時(shí)空開(kāi)銷(xiāo)，相反她還縮短了子類(lèi)對父類(lèi)靜態(tài)成員的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間，節省了子類(lèi)的內存空間。
(6)靜態(tài)數據成員在<定義或說(shuō)明>時(shí)前面加關(guān)鍵字static。
(7)靜態(tài)數據成員是靜態(tài)存儲的，所以必須對它進(jìn)行初始化。
(8)靜態(tài)成員初始化與一般數據成員初始化不同:
初始化在類(lèi)體外進(jìn)行，而前面不加static，以免與一般靜態(tài)變量或對象相混淆；
初始化時(shí)不加該成員的訪(fǎng)問(wèn)權限控制符private，public等；
初始化時(shí)使用作用域運算符來(lái)標明它所屬類(lèi)；
所以我們得出靜態(tài)數據成員初始化的格式：
<數據類(lèi)型><類(lèi)名>::<靜態(tài)數據成員名>=<值>
(9) 為了防止父類(lèi)的影響，可以在子類(lèi)定義一個(gè)與父類(lèi)相同的靜態(tài)變量，以屏蔽父類(lèi)的影響。這里有一點(diǎn)需要注意：我們說(shuō)靜態(tài)成員為父類(lèi)和子類(lèi)共享，但 我們有重復定義了靜態(tài)成員，這會(huì )不會(huì )引起錯誤呢？不會(huì )，我們的編譯器采用了一種絕妙的手法：name-mangling 用以生成唯一的標志。
C語(yǔ)言變量的存儲類(lèi)別
內存中供用戶(hù)使用的存儲空間分為代碼區與數據區兩個(gè)部分。變量存儲在數據區，數據區又可分為靜態(tài)存儲區與動(dòng)態(tài)存儲區。
靜態(tài)存儲是指在程序運行期間給變量分配固定存儲空間的方式。如全局變量存放在靜態(tài)存儲區中，程序運行時(shí)分配空間，程序運行完釋放。
動(dòng)態(tài)存儲是指在程序運行時(shí)根據實(shí)際需要動(dòng)態(tài)分配存儲空間的方式。如形式參數存放在動(dòng)態(tài)存儲區中，在函數調用時(shí)分配空間，調用完成釋放。
對于靜態(tài)存儲方式的變量可在編譯時(shí)初始化，默認初值為O或空字符。對動(dòng)態(tài)存儲方式的變量如不賦初值，則它的值是一個(gè)不確定的值。
在C語(yǔ)言中，具體的存儲類(lèi)別有自動(dòng)(auto)、寄存器(register)、靜態(tài)(static)及外部(extern)四種。靜態(tài)存儲類(lèi)別與外部存儲類(lèi)別變量存放在靜態(tài)存儲區，自動(dòng)存儲類(lèi)別變量存放在動(dòng)態(tài)存儲區，寄存器存儲類(lèi)別直接送寄存器。
變量存儲類(lèi)別定義方法：
存儲類(lèi)別類(lèi)型變量表；
例如：
(1)a，b，c為整型自動(dòng)存儲類(lèi)別變量：
auto int a，b，c；
(2)x，y，z為雙精度型靜態(tài)存儲類(lèi)別變量：
static double x，y，z；
1、變量有哪些存儲類(lèi)型？
變量的存儲類(lèi)型由“存儲類(lèi)型指明符”來(lái)說(shuō)明。存儲類(lèi)型指明符可以是下列類(lèi)鍵字之一：
auto
register
extern
static
下面是詳細的解釋?zhuān)?/strong>
auto 存儲類(lèi)指明符－－用于說(shuō)明具有局部作用域的變量，它表示變量具有局部（自動(dòng)）生成期，但由于它是所有局部作用域變量說(shuō)明的缺省存儲類(lèi)指明符，所以使用得很 少。要注意的是，所有在函數內部定義的變量都是局部變量，函數內部定義的變量其作用域只在函數內部。它的生存期為該函數運行期間，一旦離開(kāi)這個(gè)函數或這個(gè) 函數終止，局部變量也隨之消失。
register 存儲類(lèi)指明符－－當聲明了這個(gè)指明符后，編譯程序將盡可能地為該變量分配CPU內部的寄存器作為變量的存儲單元，以加快運行速度。注意，寄存器與存儲器是 不同的。寄存器一般在CPU內部，而存儲器一般指外部的（比如內存條），CPU內部的寄存器其運算速度是很高的。當寄存器已分配完畢，就自動(dòng)地分配一個(gè)外 部的內存。它的作用等價(jià)于auto，也只能用于局部變量和函數的參量說(shuō)明。
static 存儲類(lèi)指明符－－表示變量具有靜態(tài)生成期。static變量的的特點(diǎn)是它離開(kāi)了其作用域后，其值不會(huì )消失。
當回到該作用域之后又可以繼續使用這個(gè)static變量的值。
例：利用static變量統計調用函數的次數
int two(); /*函數原型說(shuō)明*/
void main()
{
int a=0;
a=two(); /*a的值等于1*/
a=two() /*a的值等于2*/
a=two(); /*a的值等于3*/
}
int two()
{
static int b=0; /*定義了一個(gè)局部的static變量*/
b ;
return b;
}
如果不是一個(gè)static變量就不會(huì )有這個(gè)效果了
int two(); /*函數原型說(shuō)明*/
void main()
{
int a=0;
a=two(); /*a的值等于1*/
a=two() /*a的值等于1*/
a=two(); /*a的值等于1*/
}
int two()
{
int b=0;
b ;
return b;
}
變量a的值總是1，原因是在函數two()中，變量b不是一個(gè)static變量，其值隨著(zhù)離開(kāi)two函數就消失了，當回到two函數時(shí)又被重新賦值0。
extern 存儲類(lèi)指明符－－一般用在工程文件中。在一個(gè)工程文件中因為有多個(gè)程序文件，當某一個(gè)變量在一個(gè)程序文件中定義了之后，如果在另一個(gè)程序文件中予以定義， 就會(huì )出現重復定義變量的錯誤。使用extern存儲類(lèi)型指明符就可以指出在該文件外部已經(jīng)定義了這個(gè)變量。extern變量的作用域是整個(gè)程序。
2、變量存儲在內存的什么地方？
1）變量可以存儲在內存的不同地方，這依賴(lài)于它們的生成期。在函數上部定義的變量（全局變量或static外部變量）和在函數內部定義的static變 量，其生存期就是程序運行的全過(guò)程。這些變量被存儲在數據段(Data Segment)中。數據段是在內存中為這些變量留出的一段大小固定的空間，它分 為二部分，一部分用來(lái)初始化變量，另一部分用來(lái)存放未初始化的變量。
2）在函數內部定義的auto變量（沒(méi)有用關(guān)鍵字static定義的變量）的生成期從程序開(kāi)始執行其所在的程序塊代碼時(shí)開(kāi)始，到程序離開(kāi)該程序塊時(shí)為止。 作為函數參數的變量只在調用該函數期間存在。這些變量被存儲在棧(stack)中。棧是內存中的一段空間，開(kāi)始很小，以后逐漸自動(dòng)變大，直到達到某個(gè)預定 義的界限。
3）當用malloc等函數給指針?lè )峙湟粋�(gè)地址空間的時(shí)候，這個(gè)分配的內存塊位于一段名為“堆（heap）”的內存空間中。堆開(kāi)始時(shí)很小，但調用 malloc或clloc等內存分配函數時(shí)它就會(huì )增大。堆可以和數據段或棧共用一個(gè)內存段，也可以有它自己的內存段，這完全取決于編譯選項和操作系統。與 棧相似，堆也有一個(gè)增長(cháng)界限，并且決定這個(gè)界限的規則與棧相同。
C語(yǔ)言變量的作用域和存儲類(lèi)型
一、作用域和生存期
C程序的標識符作用域有三種：局部、全局、文件。標識符的作用域決定了程序中的哪些語(yǔ)句可以使用它，換句話(huà)說(shuō)，就是標識符在程序其他部分的可見(jiàn)性。通常，標識符的作用域都是通過(guò)它在程序中的位置隱式說(shuō)明的。
1.局部作用域
前面各個(gè)例子中的變量都是局部作用域，他們都是聲明在函數內部，無(wú)法被其他函數的代碼所訪(fǎng)問(wèn)。函數的形式參數的作用域也是局部的，它們的作用范圍僅限于函數內部所用的語(yǔ)句塊。
void add(int);
main()
{
int num=5;
add(num);
printf("%d\n",num); /*輸出5*/
}
void add(int num)
{
num++;
printf("%d\n",num); /*輸出6*/
}
上面例子里的兩個(gè)num變量都是局部變量，只在本身函數里可見(jiàn)。前面我們說(shuō)了，在兩個(gè)函數出現同名的變量不會(huì )互相干擾，就是這個(gè)道理。所以上面的兩個(gè)輸出，在主函數里仍然是5，在add()函數里輸出是6。
2.全局作用域
對于具有全局作用域的變量，我們可以在程序的任何位置訪(fǎng)問(wèn)它們。當一個(gè)變量是在所有函數的外部聲明，也就是在程序的開(kāi)頭聲明，那么這個(gè)變量就是全局變量。
void add(int);
int num;
main()
{
int n=5;
add(n);
printf("%d\n",num); /*輸出6*/
}
void add(num) /*形式參數沒(méi)有指定類(lèi)型*/
{
num++;
printf("%d\n",num); /*輸出6*/
}
上面的main()和add()里面，并沒(méi)有聲明num，但是在最后輸出的時(shí)候卻要求輸出num，這是由于在程序的開(kāi)始聲明了num是全局變量，也就是在 所有函數里都可以使用這個(gè)變量。這時(shí)候一個(gè)函數里改變了變量的值，其他函數里的值也會(huì )出現影響。上面的例子輸出都是6，因為在add()函數里改變了 num的值，由于num是全局變量，就好象它們兩個(gè)函數共用一個(gè)變量，所以在main()函數里的num也隨之改變了。
3.文件作用域
在很多C語(yǔ)言書(shū)上，都沒(méi)有說(shuō)明文件作用域，或者只是略微的提到，其實(shí)文件作用域在較大程序中很有作用(在多文件系統中)。文件作用域是指外部標識符僅在聲 明它的同一個(gè)轉換單元內的函數匯總可見(jiàn)。所謂轉換單元是指定義這些變量和函數的源代碼文件(包括任何通過(guò)＃i nclude指令包含的源代碼文件)。static存儲類(lèi)型修飾符指定了變量具有文件作用域。
static int num;
static void add(int);
main()
{
scanf("%d",&num);
add(num)
printf("%d\n",num);
}
void add(num)
{
num++;
}
上面的程序中變量num和函數add()在聲明是采用了static存儲類(lèi)型修飾符，這使得它們具有文件作用域，僅愛(ài)定義它們的文件內可見(jiàn)。
由于我們提到的大多數程序都只有一個(gè)編譯文件組成，所以這種寫(xiě)法沒(méi)有實(shí)際意義。但是實(shí)際工程上的文件有很多，它們不是由一個(gè)人寫(xiě)成的，由很多人共同完成， 這些文件都是各自編譯的，這難免使得某些人使用了一樣的全局變量名，那么為了以后程序中各自的變量和函數不互相干擾，就可以使用static修飾符，這樣 在連接到同一個(gè)程序的其他代碼文件而言就是不可見(jiàn)的。
二、變量存儲類(lèi)型
前面我們說(shuō)了，聲明變量時(shí)用如下類(lèi)似的形式：
int num;
float total;
它們都沒(méi)有存儲類(lèi)型修飾符，我們在聲明時(shí)也可以通過(guò)存儲類(lèi)型修飾符來(lái)告訴編譯器將要處理什么類(lèi)型的變量。存儲類(lèi)型有以下四種：自動(dòng)(auto)、靜態(tài)(static)、外部(extern)、寄存器(regiser)。
1.自動(dòng)存儲類(lèi)型
自動(dòng)存儲類(lèi)型修飾符指定了一個(gè)局部變量為自動(dòng)的，這意味著(zhù)，每次執行到定義該變量的語(yǔ)句塊時(shí)，都將會(huì )為該變量在內存中產(chǎn)生一個(gè)新的拷貝，并對其進(jìn)行初始化。實(shí)際上，如果不特別指明，局部變量的存儲類(lèi)型就默認為自動(dòng)的，因此，加不加auto都可以。
main()
{
auto int num=5;
printf("%d\n",num);
}
在這個(gè)例子中，不論變量num的聲明是否包含關(guān)鍵字auto，代碼的執行效果都是一樣的。函數的形式參數存儲類(lèi)型默認也是自動(dòng)的。
2.靜態(tài)存儲變量
前面已經(jīng)使用了static關(guān)鍵字，但是對于局部變量，靜態(tài)存儲類(lèi)型的意義是不一樣的，這時(shí)，它是和自動(dòng)存儲類(lèi)型相對而言的。靜態(tài)局部變量的作用域仍然近 局限于聲明它的語(yǔ)句塊中，但是在語(yǔ)句塊執行期間，變量將始終保持它的值。而且，初始化值只在語(yǔ)句塊第一次執行是起作用。在隨后的運行過(guò)程中，變量將保持語(yǔ) 句塊上一次執行時(shí)的值。
看下面兩個(gè)對應的程序：
/*1.C*/ /*2.C*/
int add(); int add();
main() main()
{ {
int result; int result;
result=add() result=add();
printf("%d ",result); printf("%d ",result);
result=add(); result=add();
printf("%d ",result); printf("%d ",result);
result=add(); result=add();
printf("%d",result); printf("%d",result);
} }
int add() int add()
{ {
int num=50; static int num=50;
num++; num++;
return num; return num;
} }
上面兩個(gè)源文件，只有函數add()里的變量聲明有所不同，一個(gè)是自動(dòng)存儲類(lèi)型，一個(gè)是靜態(tài)存儲類(lèi)型。
對于1.C文件，輸出結果為51 51 51；這很好理解，每次初始值都是50，然后加1上來(lái)。
對于2.C文件，輸出結果為51 52 53；這是由于變量是靜態(tài)的，只在第一次初始化了50，以后都是使用上次的結果值。當第一次調用add()時(shí)，初始化為50，然后加1，輸出為51；當第 二次調用時(shí)，就不初始化了，這時(shí)num的值為上次的51，然后加1，輸出52；當第三次調用時(shí)，num為52，加1就是53了。
比較就會(huì )發(fā)現它們的不同之處了。靜態(tài)變量在下一節要說(shuō)的遞歸函數中經(jīng)常使用到。
當第一次不指明靜態(tài)變量的初始值時(shí)，默認為0。
下面舉一個(gè)例子，把我們說(shuō)到的靜態(tài)變量理解一下。
求1+2+……+100的值的代碼如下：
void add();
int result;
main()
{
int i;
result=0;
for(i=0;i<100;i++) add();
printf("%d\n",result);
}
void add()
{
static int num=0;
num++;
result+=num;
}
add()函數被調用了100次，num的值從1一直變到100，這樣就可以求出它們的和了。如果寫(xiě)成int num=0;那就是求1+1+……+1這100個(gè)1的值了。
實(shí)際上類(lèi)似的這類(lèi)問(wèn)題我們可以通過(guò)遞歸函數來(lái)解決，什么是遞歸，我們下一節介紹。
3.外部存儲類(lèi)型
外部存儲類(lèi)型聲明了程序將要用到的、但尚未定義的外部變量。通常，外部存儲類(lèi)型都是用于聲明在另一個(gè)轉換單元中定義的變量。下面舉一個(gè)例子，這個(gè)例子包括兩個(gè)文件。
/*1.C*/
void a();
main()
{
extern int num;
a();
printf("%d\n",num);
}
/*2.C*/
int num;
void a()
{
num=5;
}
這兩個(gè)程序是分別編譯的，然后連接成一個(gè)執行文件。具體如何操作，可以查看一些手冊，這兒我簡(jiǎn)單說(shuō)了一下。把上面兩個(gè)文件都編譯好后，再制作一個(gè).prj文件，里面的內容是：
1.c
2.c
只有這兩行，這可在編輯狀態(tài)下寫(xiě)成，存盤(pán)，取名為1.prj。
然后選擇project選項，選擇project name，填入1.prj文件名，按F9后，即可生成1.exe文件。
main()函數中變量num是在另一個(gè)文件中定義的。因此，當編譯器編譯1.c時(shí)，無(wú)法確定該變量的地址。這時(shí)，外部存儲類(lèi)型聲明告訴編譯器，把所有對 num的引用當作暫且無(wú)法確定的引用，等到所有便宜好的目標代碼連接成一個(gè)可執行程序模塊時(shí)，再來(lái)處理對變量num的引用。
外部變量的聲明既可以在引用它的函數的內部，也可以在外部。如果變量聲明在函數外部，那么同一轉換單元內的所有函數都可以使用這個(gè)外部變量。反之，如果在函數內部，那么只有這一個(gè)函數可以使用該變量。
前面說(shuō)了文件作用域的問(wèn)題，如果在聲明全局變量時(shí)，加上static修飾符，那么該變量只在當前文件內可見(jiàn)，而extern又可以引用其它文件里的變量。 所以在一個(gè)大型程序中，每個(gè)程序員只是完成其中的一小塊，為了讓自己的變量不讓其他程序員使用，保持一定的獨立性，經(jīng)常在全局變量前加static。我們可以這樣來(lái)說(shuō)明一下：
還是上面的兩個(gè)文件，現在再增加一個(gè)文件3.c，內容為：
static int num;
void a()
{
num=6;
}
把1.prj文件后面加上3.c 這樣，我們生成的1.exe文件，執行時(shí)輸出是5，而不是6。因為3.c文件的num變量增加了文件作用域，在其他文件中是無(wú)法使用它的。
4.寄存器存儲類(lèi)型
被聲明為寄存器存儲類(lèi)型的變量，除了程序無(wú)法得到其地址外，其余都和自動(dòng)變量一樣。至于什么是變量地址，以后說(shuō)指針時(shí)會(huì )詳細介紹。
main()
{
egister int num;
num=100;
printf("%d",num);
}
使用寄存器存儲類(lèi)型的目的是讓程序員指定某個(gè)局部變量存放在計算機的某個(gè)硬件寄存器里而不是內存中，以提高程序的運行速度。不過(guò)，這只是反映了程序員的主觀(guān)意愿，編譯器可以忽略寄存器存儲類(lèi)型修飾符。
寄存器變量的地址是無(wú)法取得的，因為絕大多數計算機的硬件寄存器都不占用內存地址。而且，即使編譯器忽略寄存器類(lèi)型修飾符把變量放在可設定地址的內存中，我們也無(wú)法取地址的限制仍然存在。
要想有效的利用寄存器存儲類(lèi)型，必須象匯編語(yǔ)言程序員那樣了解處理器的內部構造，知道可用于存放變量的寄存器的數量和種類(lèi)，以及他們是如何工作的。但是， 不同計算機在這些細節上未必是一樣的，因此對于一個(gè)可移植的程序來(lái)說(shuō)，寄存器存儲類(lèi)型的作用不大。特別是現在很多編譯器都能提供很好的優(yōu)化效果，遠比程序 員來(lái)選擇有效的多。不過(guò)，寄存器存儲類(lèi)型還是可以為優(yōu)化器提供重要的參考。
C的作用域還有一種，靜態(tài)塊。比如：
/* 靜態(tài)塊作用域 */
{
...;
...;
}
/* 函數作用域 */
main()
{
...;
}
棧
由編譯器自動(dòng)分配釋放管理。局部變量及每次函數調用時(shí)返回地址、以及調用者的環(huán)境信息（例如某些機器寄存器）都存放在棧中。新被調用的函數在棧上為其自動(dòng)和臨時(shí)變量分配存儲空間。通過(guò)以這種方式使用棧，C函數可以遞歸調用。
堆
需要由程序員分配釋放管理，若程序員不釋放，程序結束時(shí)可能由OS回收。通常在堆中進(jìn)行動(dòng)態(tài)存儲分配。
非初始化數據段
通常將此段稱(chēng)為b s s段，這一名稱(chēng)來(lái)源于早期匯編程序的一個(gè)操作符，意思是“block started by symbol（由符號開(kāi)始的塊）”，未初始化的全局變量和靜態(tài)變量存放在這里。在程序開(kāi)始執行之前，內核將此段初始化為0。函數外的說(shuō)明：long sum[1000] ; 使此變量存放在非初始化數據段中。
初始化的數據
通常將此段稱(chēng)為數據段，它包含了程序中需賦初值的變量。初始化的全局變量和靜態(tài)變量存放在這里。例如，C程序中任何函數之外的說(shuō)明：int maxcount = 99; 使此變量以初值存放在初始化數據段中。
正文段
CPU執行的機器指令部分。通常，正文段是可共享的，所以即使是經(jīng)常環(huán)境指針環(huán)境表環(huán)境字符串執行的程序(如文本編輯程序、C編譯程序、s h e l l等)在存儲器中也只需有一個(gè)副本，另外，正文段常常是只讀的，以防止程序由于意外事故而修改其自身的指令。
對于x86處理器上的Linux,正文段從0x08048000單元開(kāi)始，棧底在0xC0000000之下開(kāi)始（棧由高地址向低地址方向增長(cháng)）。堆頂和棧底之間未用的虛擬空間很大。
Shell的size命令可以看到一個(gè)程序的正文段(text)、數據段(data)、非初始化數據段(bss)及文件長(cháng)度.
[foxman@17:01:49 ]$size mydesign
text data bss dec hex filename
79210 1380 404 80994 13c62 mydesign
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