c语言学习第7天

变量的属性：
作用域：变量可以使用的范围。
生命周期：变量从定义到释放的时间段。
存储位置：变量使用的是哪个内存段。

程序的内存分段：
text datd bss：代码编译完成后就确定下来了，在程序运行期间不会发生变化，使用size命令可以查看可执行文件的这三个内存段大小。
heap stack：它们会随机程序的运行而动态变化，在程序没有运行前是无法查看的，在程序运行期间，查看/proc/进程号/maps文件，里面记录着程序的内存使用情况，getpid()函数可以查看当前程序的进程号。
text 代码段：分为两部分，由于它们都是只读的，所以把它们俩当作一个内存段。
r-x： 编译器会把C代码编译成二进制指令，当程序执行时，二进制指令会被加载到该内存段，它决定的程序如何执行。
r–：常量数据会存储在该内存段。
这两块内存如果被强制修改，会产生段错误。
data 全局数据段：该内存段存储的是初始化过的全局变量、静态变量。
bss 静态数据段：该内存存储的是未初始化过的全局变量、静态变量，在程序运行前，该内存段的所有字节会被初始化为0，所以全局变量、静态变量的默认值是0。
heap 堆：由程序员手动操作的内存段，特点是足够大，但使用麻烦，当数据量比较大时使用该内存段。
stack 栈：该内存段存储的是局部变量和块变量，由系统自动管理使用方便(自动分配、释放)，但容量有限，在Linux系统下可以通过 ulimit -s 查看栈内存的容量上限，我们使用的虚拟机是8192KB，超出这个范围就会出现段错误或栈崩溃。

变量的分类：
全局变量：定义在函数外的变量。
作用域：整个程序中都可以使用。
生命周期：从程序运行开始 到 程序运行结束释放。
存储位置：初始化过的存储在data段，未初始化的存储在bss段。
局部变量：定义在函数内的变量。
作用域：只能在它所在的函数内使用。
生命周期：从函数被调用且执行变量的定义语句开始 到 函数执行结束后释放。
存储位置：栈
块变量：定义在 if、for、while、do while 语句块内的变量。
作用域：只能在它所在的语句块的大括号内使用。
生命周期：从函数被调用且执行变量的定义语句开始 到 语句块的大括号释放。
存储位置：栈
注意：全局变量、局部变量、块变量是可以重名的，局部变量会屏蔽同名的全局变量，块变量会屏蔽同名的全局变量和局部变量。

全局变量的优缺点：
优点：
1、使用范围广，在程序内的任何位置都可以使用，方便。
2、函数之间可以共享全局变量，避免了函数之间传参，可以提高程序的运行效率。
缺点：
1、可能会有命名冲突，全局变量会与其它文件中的全局变量、结构、联合、枚举、宏、函数名、类等命名冲突。
2、全局变量在整个程序的运行期间不会被释放，会造成一定的内存浪费。
结论：尽量少用，最好不用。

修饰变量的关键字：
auto：早期用来定义自己分配、释放内存的变量（局部变量、块变量），但随着实际编程中局部变量、块变量使用的越来越多，C标准委员会决定，该关键字不加就代表加，就像signed关键字一样，因此它现在在C语言中没有什么用。
auto int num; // NO 它不能修饰全局变量，因为在整个程序运行期间全局变量不会被释放。
int main()
{
auto int num; // OK
return 0;
}
扩展：在C++11语法标准中auto老树开花，它可以根据初始化数据，自动设置变量的类型，所以在面试、笔试时，要搞清楚面试的岗位是C开发还是C++开发。
typedef：变量一旦被typedef修饰，就会变成一种类型，如果类型名字比较长，可以使用typedef重新取一个简短的名字，比如：typedef unsigned long size_t，像这样的例子在stdint.h头文件中还有很多。
const：它给变量提供一种保护机制，被它修饰过的变量不能显式修改，但可以通过迂回方式修改，所以被const修饰过的变量不是常量，因为真正的常量被修改时会现段错误。
注意：如果面试时问到const关键字，它的主要功能是保护变量，而不是把变量变成常量。
特例：存储在data段的变量如果被const修饰，存储位置就会被改为text，就变成了真正的常量，一旦被强行修饰就会产生段错误。
int num; // bss
int num = 1234; // data
const int num = 1234; // text
int main()
{
int num; // stack
const int num; // stack
}
多个.c文件如何编译：
1、把每个.c文件编译成以.o结尾的目标文件
gcc -c xxx.c
2、把若干个.o文件合并成一个可执行文件
gcc a.o b.o … 生成a.out文件
3、./a.out 执行程序

static：该关键字有三大主要功能：限制作用域，改变存储位置，延长生命周期。
限制作用域：把全局变量、函数的作用域限制为只能在它所在的.c文件内使用。
例如：在b.c中定义的函数、全局变量默认情况下可以在a.c中使用(使用前需要先声明)，如果b.c中的函数、全局变量被static修饰，a.c中就不能再使用了。
改变存储位置：static如何修饰了局部变量、块变量，会把它们的存储位置由stack改为data或bss。
延长生命周期：static如何修饰了局部变量、块变量后，由于它们的存储位置变成了data或bss，所以它们的生命周期也将会与全局变量一样，并且默认值也一样是0。
注意：const、static 在面试时问的很多，要重点掌握。
计算机的存储介质：
机械硬盘、固态硬盘、内存条、CPU中的高级缓存、CPU中的寄存器，一般普通变量都存储在内存条中。

register：被它修饰的变量，会申请把存储介质由内存条改为寄存器，如果申请成功该变量的使用速度会有质的提升，这种变量也被称为寄存器变量，为了不暴露寄存器的位置，这种变量不能取地址。
由于寄存器的数量有限，申请不一定百分百成功。
变量的使用过程：
int num;
printf(“num = %d\n”,num); // 当在代码中第一次使用变量的值时，系统会从内存中读取变量的值。
… // 在这个时段，num的值没有变化
printf(“num = %d\n”,num); // 再次使用变量时，系统不会再次从内存中读取变量的值，而是直接使用上次读取到的，这叫作变量的读值优化。
问题：如果num是被多"人"共享的，读值优化就会造成num的值与内存中的不符。

volatile：该单词的意思是不稳定的、易变的，当变量被它修饰后，相当于告诉系统，这个变量被多人共享，它的值随机可能发生变化，不要优化变量的读值过程，每次用到这个变量时都从内存中读取变量的值。
int num = 1234;
if(num == num)
{
// 该条件永远为真，因为第二次使用num时，系统不会从内存读取它的值，而是使用第一次读取到的，即使num的内存被其它"人"修改。
}
volatile int num = 1234;
if(num == num)
{
// 该条件有可能为假，num被volatile修饰后，第次用到num系统都会从内存中读取它的值，如果第一次和第二次读取的间隔中间，num被其它"人"修改，那么两次读取到的值会不一样。
}
什么情况下需要使用 volatile 关键字：
1、多个线程共享一个变量时，这个变量就应该被volatile修饰。
2、驱动编程、裸机编程时(硬件与软件之间共享一个数据区域)。
注意：volatile 关键字用的不多，但笔试和面试时经常考，因为对于 volatile 关键字的理解能体现出你对C语言的掌握程序。
extern：用于声明全局变量，如果a.c使用了b.c中的全局变量，就需要在a.c中声明一下b.c中的全局变量。