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C++ 存储类

提示
  1. 存储类的概念：在C++中，每个变量具有两个特性：类型和存储类。类型指定变量可以存储的数据类型，而存储类控制变量的生命周期（确定变量存在多长时间）和作用域（确定程序的哪个部分可以访问它）。
  2. 主要的存储类：根据变量的存储类，可以将其分为四种主要类型：局部变量、全局变量、静态局部变量、寄存器变量（在C++11中已弃用）和线程局部存储。
  3. 不同存储类的特点：局部变量只在定义它们的函数内部存在，全局变量在整个程序中都可见，静态局部变量仅在函数内部存在但其值在程序结束前保持不变，而register关键字（已弃用）用于指定寄存器变量，thread_local用于线程局部存储。

C++ 中的每个变量都有两个特征：类型和存储类。

类型指定了可以存储在变量中的数据类型。例如：int、float、char 等。

而存储类控制变量的两个不同属性：生命周期（决定变量可以存在多长时间）和范围（决定程序的哪一部分可以访问它）。

根据变量的存储类，可以将其分为 4 大类型：

[局部变量​

在函数内部（在函数主体的大括号内定义）定义的变量称为局部变量或自动变量。

其作用域仅限于定义它的函数。简单来说，局部变量只存在于并且只能在函数内部访问。

当函数退出时，局部变量的生命周期结束（被销毁）。

示例 1：局部变量​

#include <iostream>
using namespace std;

void test();

int main()
{
 // main() 的局部变量
 int var = 5;

 test();

 // 非法：var1 在 main() 内没有声明
 var1 = 9;
}

void test()
{
 // test() 的局部变量
 int var1;
 var1 = 6;

 // 非法：test() 内没有声明 var
 cout << var;
}

变量 var 不能在 test() 中使用，var1 不能在 main() 函数中使用。

关键字 auto 之前也用于定义局部变量，如：auto int var;

但是，在 C++11 auto 之后有了不同的含义，不应该用于定义局部变量。

[全局变量​

如果一个变量在所有函数之外定义，则称为全局变量。

全局变量的作用域是整个程序。这意味着，在声明之后的程序的任何部分都可以使用和更改它。

同样，它的生命周期只在程序结束时才结束。

示例 2：全局变量​

#include <iostream>
using namespace std;

// 全局变量声明
int c = 12;

void test();

int main()
{
 ++c;

 // 输出 13
 cout << c <<endl;
 test();

 return 0;
}

void test()
{
 ++c;

 // 输出 14
 cout << c;
}

输出

13
14

在上述程序中，c 是一个全局变量。

这个变量对程序中的 main() 和 test() 两个函数都是可见的。

静态局部变量​

关键字 static 用于指定静态变量。例如：

... .. ...
int main()
{
 static float a;
 ... .. ...
}

静态局部变量仅存在于声明它的函数内（类似于局部变量），但其生命周期从函数调用开始，直到程序结束才结束。

局部变量和静态变量的主要区别在于，静态变量的值在程序结束时仍然保留。

示例 3：静态局部变量​

#include <iostream>
using namespace std;

void test()
{
 // var 是静态变量
 static int var = 0;
 ++var;

 cout << var << endl;
}

int main()
{

 test();
 test();

 return 0;
}

输出

1
2

在上述程序中，test() 函数被调用了 2 次。

在第一次调用期间，变量 var 被声明为静态变量并初始化为 0。然后 var 增加 1 并显示在屏幕上。

当函数 test() 返回时，变量 var 仍然存在，因为它是静态变量。

在第二次函数调用期间，不会创建新的变量 var。同一个 var 增加 1，然后显示到屏幕上。

如果 var 没有指定为静态变量，上述程序的输出

1
1

[寄存器变量（C++11 中已弃用）​

关键字 register 用于指定寄存器变量。

寄存器变量类似于自动变量，仅存在于特定函数内。它应该比局部变量更快。

如果程序遇到寄存器变量，且有可用的处理器寄存器，它会将变量存储在处理器的寄存器而不是内存中。这使得它比局部变量更快。

然而，这个关键字在 C++11 中已被弃用，不应该使用。

[线程本地存储​

线程本地存储是一种机制，通过它分配变量，以便每个现有线程都有一个变量实例。

关键字 thread_local 用于此目的。

了解更多关于线程本地存储。

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