C语言：变量的作用域和生命周期详解

变量的作用域

变量的作用域指的是变量在程序中可被访问的范围，C 语言中有如下几种作用域：

1. 文件作用域（全局作用域）：在函数外部声明的变量拥有文件作用域，文件作用域的变量可以被文件中所有函数访问。使用关键字static 修饰的文件作用域变量只能在当前文件内可见。

   ```
   / 文件 foo.c /
   int global_i; // 全局变量，有文件作用域
   static char static_j; // 局部静态变量，有文件作用域

   void func1(){
   / 代码 /
   }

   void func2(){
   / 代码 /
   }
   ```

2. 函数作用域（局部作用域）：在函数内部声明的变量拥有函数作用域，函数作用域的变量只可在函数内部访问。

   ```
   void foo(){
   int local_i; // 局部变量，有函数作用域
   static float static_k; // 局部静态变量，有函数作用域

   /* 代码 */
   

   }
   ```

3. 块作用域：在代码块内部（比如循环、条件语句等块级作用域）声明的变量拥有块作用域，块作用域变量只能在代码块内部访问。

   ```
   void foo(){
   for(int i=0; i<10; i++){
   int local_i; // 块变量，有块作用域
   / 代码 /
   }

   if(1<2){
       int local_j; // 块变量，有块作用域
       /* 代码 */
   }
   

   }
   ```

变量的生命周期

变量的生命周期指的是变量的存在时间，C 语言中的变量有以下生命周期：

1. 静态存储期：静态存储期的变量使用关键字static修饰，在编译时就被分配内存，在程序运行时一直存在，直至程序结束。

   ```
   / 静态存储期变量 /
   static int static_var;

   int main(){
   / 代码 /
   return 0;
   }
   ```

2. 线程存储期：线程存储期的变量使用关键字_Thread_local修饰，每个线程都有一个该变量的独立实例，直至线程结束。

   ```
   / 线程存储期变量 /
   _Thread_local int thread_var;

   int main(){
   / 代码 /
   return 0;
   }
   ```

3. 自动存储期：自动存储期的变量是在函数内或者代码块内定义的非静态变量，它们在函数或者代码块被调用时创建，在函数或者代码块结束时销毁。

   ```
   void foo(){
   / 自动存储期变量 /
   int auto_var;

   /* 代码 */
   

   }
   ```

4. 动态存储期：动态存储期的变量使用malloc()等分配内存的函数动态分配内存，使用free()等函数释放内存，存在时间由程序员手动控制。

   ```
   int main(){
   / 动态存储期变量 /
   int dynamic_var = (int )malloc(sizeof(int));

   /* 代码 */
   
   free(dynamic_var);
   
   return 0;
   

   }
   ```

示例说明

示例 1

#include <stdio.h>

int global_i = 10; // 全局变量

void func(){
    int local_i = 5; // 函数作用域变量
    printf("local_i = %d\n", local_i);
}

int main(){
    /* 代码块作用域 */
    for(int i=0; i<2; i++){
        int block_i = i; // 块作用域变量
        printf("block_i = %d\n", block_i);
    }

    func();

    printf("global_i = %d\n", global_i);

    return 0;
}

输出：

block_i = 0
block_i = 1
local_i = 5
global_i = 10

示例 2

#include <stdio.h>

int main(){
    /* 静态存储期变量 */
    static int static_var = 5;

    /* 线程存储期变量 */
    _Thread_local int thread_var = 10;

    /* 自动存储期变量 */
    int auto_var = 20;

    /* 动态存储期变量 */
    int *dynamic_var = (int *)malloc(sizeof(int));
    *dynamic_var = 30;

    printf("static_var = %d\n", static_var);
    printf("thread_var = %d\n", thread_var);
    printf("auto_var = %d\n", auto_var);
    printf("*dynamic_var = %d\n", *dynamic_var);

    free(dynamic_var);

    return 0;
}

输出：

static_var = 5
thread_var = 10
auto_var = 20
*dynamic_var = 30