解開C語言的秘密《關(guān)鍵字》(第一期)
本期內(nèi)容充分用到實(shí)例講解，會(huì)更深層次的講解本期關(guān)鍵字，可能會(huì)讓你有意想不到的收獲，希望每位小伙伴在讀任何技術(shù)文章的時(shí)候都能抱著一個(gè)空杯心態(tài)，這樣收獲比可能比你想得要多！
首先我們來了解C語言一共有多少個(gè)關(guān)鍵字呢？
在我們一般書籍的介紹中，一共有32個(gè)關(guān)鍵字，這些是基于C90(C89)的標(biāo)準(zhǔn)，但是在后面的C99標(biāo)準(zhǔn)中新增了5個(gè)關(guān)鍵字，不過目前主流的編譯器其實(shí)對C99的支持并不友好，所以暫時(shí)可以先不了解。
1、變量的認(rèn)識
1.1變量的聲明和定義
定義變量的本質(zhì)：在內(nèi)存中開辟一塊空間，用來保存數(shù)據(jù)。
如何定義變量相信大家都知道了，這個(gè)我就不細(xì)說了，但是我發(fā)現(xiàn)有的學(xué)校老師寫main函數(shù)的時(shí)候返回值為void或者直接不寫返回值，這樣有錯(cuò)嗎？其實(shí)嚴(yán)格意義上這是不規(guī)范的寫法的?。–/C++標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定main 函數(shù)的返回值應(yīng)該定義為 int 類型）如果現(xiàn)在有的書上還是void main我建議你考慮扔掉那本書??，那么標(biāo)準(zhǔn)的main函數(shù)的寫法是什么呢？見代碼：
其實(shí)這里你 return 1; 或者任何數(shù)都沒問題包括負(fù)數(shù)編譯器都不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是，我們C語言從開始到現(xiàn)在以來，已經(jīng)約定了規(guī)矩，如果程序是異常結(jié)束則返回非0值，程序正常結(jié)束則返回0！就像我們?nèi)ト魏我粋€(gè)地方要尊重當(dāng)?shù)氐牧?xí)俗一樣！
接著我們來理解變量的聲明：
這里我給大家簡單舉一個(gè)例子，張三喜歡上了隔壁學(xué)院的小美，在某一天晚上張三鼓起勇氣跟小美告白，于是小美成為了張三的女朋友，這就叫做定義！那么張三晚上回寢室特別開心，他把這個(gè)消息告訴了室友李四，也告訴了隔壁寢室的王五，甚至還打電話告訴了她的媽媽，張三給任何人聲明小美就是他女朋友，那么這就叫做聲明！
聲明可以有多次，代碼塊內(nèi)定義只能有一次！(詳細(xì)內(nèi)容放在extern講解)
1.2全局變量和局部變量
變量我們可以分為局部變量和全局變量：
局部變量：包含在代碼塊中的變量叫局部變量，同時(shí)局部變量具有臨時(shí)性，當(dāng)它進(jìn)入代碼塊的時(shí)候會(huì)自動(dòng)開辟空間，退出代碼塊會(huì)自動(dòng)釋放。
全局變量：在所有函數(shù)外定義的變量叫做全局變量，全局變量具有全局性，聲明周期從整個(gè)進(jìn)程開始到進(jìn)程結(jié)束。
1.2變量的作用域和生命周期?
?變量的作用域：指的是該變量的可以被正常訪問的代碼區(qū)域！
?變量的生命周期：指的是該變量從定義到被釋放的時(shí)間范圍！
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???*局部變量：進(jìn)入代碼塊，形成局部變量到退出代碼塊
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??*全局變量：?定義完成之后，程序運(yùn)行的整個(gè)生命周期內(nèi)，該變量一直都有
這里我們先簡單了解概念，講static關(guān)鍵字會(huì)帶入進(jìn)去以上概念。
2、跑的飛快?---------?register(理解)
?見名知意，為什么叫跑的飛快，讓然是非?？?！首先我們先來看一幅圖：
在我們先認(rèn)識register這個(gè)關(guān)鍵字之前先了解一個(gè)概念，計(jì)算機(jī)中CPU是主要負(fù)責(zé)進(jìn)行計(jì)算的硬件單元，但是為了運(yùn)算方面，我們一般要先把數(shù)據(jù)硬盤讀取到內(nèi)存中，再從內(nèi)存中讀取到CPU內(nèi)，那么CPU也就需要一定的數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)能力，所以現(xiàn)代的CPU內(nèi)，都集成了一組叫做寄存器的硬件，用來做臨時(shí)數(shù)據(jù)的保存，那么我們?nèi)绻炎兞糠旁诩拇嫫髦校挥猛ㄟ^從內(nèi)存中讀取這個(gè)步驟的話是不是會(huì)更快呢？
寄存器存在的本質(zhì)：在硬件層面上，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算效率。因?yàn)椴恍枰獜膬?nèi)存讀取數(shù)據(jù)！
用register修飾變量：盡量將所修飾的變量放到CPU寄存器中，從而達(dá)到提高效率的目的！
那么所有變量適合采用register修飾嗎？并不是！
局部變量(全局變量會(huì)導(dǎo)致CPU寄存器長時(shí)間被占用)
不會(huì)被寫入的(寫入就需要寫回內(nèi)存，后續(xù)還要讀取檢測的話，register的意義在哪呢？)
需要高頻被讀取的(提高效率所在)
建議：如果要使用，請不要大量使用，因?yàn)榧拇嫫鲾?shù)量有限！
來到這里我們要注意一個(gè)問題，既然被register修飾的變量會(huì)被放到CPU寄存器中，那么它還可以進(jìn)行取地址操作嗎？？？
這里我們win vs編譯器的環(huán)境下顯然是不可以的！
為什么呢？因?yàn)榈刂肥莾?nèi)存上的概念。(其他環(huán)境未測試)。
最后：這個(gè)關(guān)鍵字在目前來看，已經(jīng)不重要了，主流的編譯器已經(jīng)很智能了，能夠進(jìn)行比人更好的代碼優(yōu)化，我們只需要了解即可，不然面試官問你，你兩眼干瞪天花板咋辦？??
3、告知對方?--------- extern(重點(diǎn))
我們先引入一個(gè)概念，如果說小伙伴們以后寫項(xiàng)目了，只會(huì)存在一個(gè).c文件嗎？那么全局變量，函數(shù)可以跨文件使用嗎？我們看代碼：
看上面的代碼，我們有兩個(gè)源文件，并且把函數(shù)寫在basketball.c，同時(shí)test.c文件文件調(diào)用此函數(shù)，請問程序是否可以正常運(yùn)行？
我們直接讓我們代碼走起來，會(huì)出現(xiàn)警告但是代碼仍然可以強(qiáng)制運(yùn)行，但是這只是函數(shù)，那我們的全局變量呢？也可以強(qiáng)制運(yùn)行嗎？
這里我們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，全局變量并不能像函數(shù)一樣可以跨文件直接使用，那么我們?nèi)绾谓鉀Q這個(gè)問題呢？這里不知道小伙伴們之前學(xué)C語言有沒有聽過一句話：先聲明，后使用！我們有基礎(chǔ)的都知道聲明是extern關(guān)鍵字，那么我們就在對應(yīng)的test.c里聲明一下g_val；
這里我們發(fā)現(xiàn)，聲明的時(shí)候如果賦值那么就會(huì)報(bào)錯(cuò)，為什么呢？因?yàn)槁暶鞑]有開辟空間！當(dāng) g_val = 100; 這樣寫的話叫做賦值或初始化，也就是上面我們說的定義只能定義一次！而聲明可以聲明多次！
那么我們正確聲明的寫法是什么呢？
由上可見，我們確實(shí)可以在多個(gè)文件中聲明g_val，同時(shí)每個(gè)文件都引用了<stdio.h>頭文件，但是萬一以后做項(xiàng)目很多個(gè).c文件我們還是要一一聲明嗎？每次都引用嗎？這樣就會(huì)大大減少我們程序的可維護(hù)性了！那么這里我們就要介紹.h頭文件了，那么我們?yōu)槭裁匆妙^文件呢？
如果我們單純使用源文件，組織項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的時(shí)候，項(xiàng)目越大越復(fù)雜的時(shí)候，維護(hù)成本越高，在使用.h頭文件，組織項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的時(shí)候，可以減少大型項(xiàng)目的維護(hù)成本問題！
見代碼：
頭文件：一般包含函數(shù)聲明，變量聲明，宏定義，頭文件等內(nèi)容
#pragma once預(yù)處理指令是為了防止頭文件重復(fù)包含，保證頭文件只被編譯一次！(目前了解即可)
函數(shù)聲明可以不帶extern(編譯器在發(fā)現(xiàn)函數(shù)沒有函數(shù)體會(huì)把它解釋稱聲明)，但是我建議小伙伴們帶上，如果函數(shù)帶參，聲明也要帶參數(shù)！
變量聲明必須帶上extren(頭文件只能包含變量的聲明，不能包含變量的定義)。
4、名副其實(shí) ---------?static(重點(diǎn))
首先我們先來看這樣一個(gè)問題，全局變量可以跨文件訪問嗎？可以！函數(shù)可以跨文件訪問嗎？也可以！那么在具體的應(yīng)用場景中，有沒有可能我們不想讓全局變量或者函數(shù)跨文件放訪問，只在本文件內(nèi)部訪問。我們先來看一個(gè)例子：
當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)用static修飾了全局變量后，接著運(yùn)行我們的代碼會(huì)報(bào)出鏈接錯(cuò)誤，得出：static修飾全局變量該變量只能在本文件內(nèi)被訪問，不能被外部其他文件直接訪問！但是我們可以間接訪問，如下代碼：
我們可以看到，我們在baketball.c文件里的Print函數(shù)里打印了被static修飾的全局變量，然后通過test.c文件調(diào)用了Print，這里我們可以看到仍然可以間接訪問被static修飾的全局變量，程序不會(huì)報(bào)錯(cuò)！
那么如果static修飾函數(shù)呢？會(huì)出現(xiàn)什么情況？
這里我們看到仍然會(huì)報(bào)跟上邊一樣的鏈接錯(cuò)誤，那么我們可以得出：static修飾函數(shù)，該函數(shù)只能在本文件內(nèi)被訪問，不能在外部其他文件直接訪問！但是仍然可以間接訪問！
那么還有一個(gè)static修飾局部變量呢？會(huì)發(fā)生什么情況呢？我們看代碼：
此時(shí)我們fun函數(shù)是被static修飾了，那么它的代碼塊內(nèi)局部變量也會(huì)受影響嗎？答案是不會(huì)的，因?yàn)閕是局部變量，具有臨時(shí)性，函數(shù)調(diào)用開辟空間并初始化，函數(shù)結(jié)束，釋放空間！
當(dāng)我們用static修飾函數(shù)內(nèi)部局部變量會(huì)發(fā)生什么情況呢？
這里我們發(fā)現(xiàn)i的值并沒有被重置，也就是說在函數(shù)fun結(jié)束時(shí)i并沒有被釋放空間，那么為什么i不會(huì)被釋放呢？這里小伙伴們可以不懂可以看下我上一期博客的一個(gè)內(nèi)存分布圖我們知道臨時(shí)變量都是放在棧區(qū)上的，但是一旦我們臨時(shí)變量被static修飾了就會(huì)被放到靜態(tài)區(qū)，所以并不會(huì)被釋放，直到進(jìn)程結(jié)束！
那么通過上面的static修飾函數(shù)和全局變量以及局部變量，我們得出以下結(jié)論：
static修飾函數(shù)的時(shí)候，函數(shù)的外部鏈接屬性就被成了內(nèi)部鏈接屬性，那么它的作用域變小了，但是生命周期還是從進(jìn)入到銷毀(代碼塊)
static修飾全局變量的時(shí)候，全局變量的外部鏈接屬性就被成了內(nèi)部鏈接屬性，那么它的作用域變小了，但是生命周期還是整個(gè)進(jìn)程
static修飾局部變量的時(shí)候，局部變量內(nèi)部鏈接屬性并沒有被改變，也就是作用域沒有變，生命周期變成了整個(gè)進(jìn)程
本期幾個(gè)關(guān)鍵字的講解到這里就結(jié)束了，相信抱著空杯心態(tài)看完的你們肯定有所收獲吧，我們下期見，接著帶你們深度解剖C語言！?
