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存储类说明符

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声明
 

指定对象的存储期和链接以及函数

  • auto - 自动存储期和无链接
  • register - 自动存储期和无链接；无法获取此变量的地址
  • static - 静态存储期和内部链接（除非在块作用域内）
  • extern - 静态存储期和外部链接（除非已声明为内部）
  • _Thread_local(直到 C23)thread_local(自 C23 起) - 线程存储期
 (自 C11 起)

内容

[编辑] 解释

存储类说明符出现在 声明 和 复合字面量 表达式中(自 C23 起)。最多可以使用一个说明符，但 _Thread_local(直到 C23)thread_local(自 C23 起) 可以与 static 或 extern 结合使用以调整链接(自 C11 起)。存储类说明符确定它们声明的名称的两个独立属性：存储期和链接。

1) auto 说明符仅允许用于在块作用域内声明的对象（函数参数列表除外）。它表示自动存储期和无链接，这是此类声明的默认值。
2) register 说明符仅允许用于在块作用域内声明的对象，包括函数参数列表。它表示自动存储期和无链接（这是此类声明的默认值），但它还提示优化器将此变量的值存储在 CPU 寄存器中（如果可能）。无论此优化是否发生，声明为 register 的变量不能用作 取地址运算符 的参数，不能使用 alignas(自 C11 起)，并且 register 数组不能转换为指针。
3) static 说明符同时指定静态存储期（除非与 _Thread_local 结合使用）(自 C11 起)和内部链接（除非在块作用域内使用）。它可以与文件作用域内的函数以及文件和块作用域内的变量一起使用，但不能在函数参数列表中使用。
4) extern 说明符指定静态存储期（除非与 _Thread_local(直到 C23)thread_local(自 C23 起) 结合使用）(自 C11 起)和外部链接。它可以与函数和对象声明一起使用，无论是在文件作用域还是块作用域（函数参数列表除外）。如果 extern 出现在对已用内部链接声明的标识符的重新声明中，则链接将保持为内部链接。否则（如果先前的声明是外部链接、无链接或不在作用域内），则链接为外部链接。
5) _Thread_local(直到 C23)thread_local(自 C23 起) 表示线程存储期。它不能与函数声明一起使用。如果它用于对象的声明，则必须存在于同一对象的每个声明中。如果它用于块作用域声明，则必须与 static 或 extern 结合使用以确定链接。
 (自 C11 起)

如果没有提供存储类说明符，则默认值为

extern 适用于所有函数
extern 适用于文件作用域内的对象
auto 适用于块作用域内的对象

对于使用存储类说明符声明的任何结构体或联合体，存储期（但不是链接）递归地应用于它们的成员。

块作用域内的函数声明可以使用 extern 或根本不使用。文件作用域内的函数声明可以使用 extern 或 static。

函数参数不能使用 register 以外的任何存储类说明符。请注意，static 在数组类型函数参数中具有特殊含义。

[编辑] 存储期

每个 对象 都有一个称为存储期的属性，它限制了对象的 生存期。C 中有四种存储期

  • 自动存储期。当进入声明对象的 块 时分配存储空间，并在通过任何方式（goto、return、到达结尾）退出块时释放存储空间。一个例外是 可变长数组 (VLA)；它们的存储空间是在执行声明时分配的，而不是在进入块时分配的，并在声明超出作用域时释放，而不是在退出块时释放(自 C99 起)。如果递归地进入块，则会为每个递归级别执行新的分配。所有函数参数和非 static 块作用域对象具有此存储期，以及在块作用域中使用的 复合字面量(直到 C23)
  • 静态存储期。存储期是程序的整个执行过程，并且对象中存储的值仅初始化一次，在 main 函数 之前。所有声明为 static 的对象以及所有具有内部或外部链接且未声明为 _Thread_local(直到 C23)thread_local(自 C23 起) 的对象(自 C11 起) 具有此存储期。
  • 线程存储期。存储期是创建它的线程的整个执行过程，并且对象中存储的值在线程启动时初始化。每个线程都有自己独立的对象。如果执行访问此对象的表达式的线程不是执行其初始化的线程，则行为是实现定义的。所有声明为 _Thread_local(直到 C23)thread_local(自 C23 起) 的对象具有此存储期。
 (自 C11 起)
  • 分配存储期。存储空间是在请求时分配和释放的，使用 动态内存分配 函数。

[编辑] 链接

链接是指标识符（变量或函数）在其他作用域中被引用的能力。如果在多个作用域中声明了具有相同标识符的变量或函数，但不能从所有作用域引用，则会生成变量的多个实例。以下链接得到认可

  • 无链接。标识符只能从其所在的作用域引用。所有函数参数以及所有非 extern 块作用域变量（包括声明为 static 的变量）具有此链接。
  • 内部链接。标识符可以从当前翻译单元中的所有作用域引用。所有 static 文件作用域标识符（函数和变量）都具有此链接。
  • 外部链接。标识符可以在整个程序中的任何其他翻译单元中引用。所有非static函数、所有extern变量（除非先前声明为static）以及所有文件范围内的非static变量都具有此链接。

如果同一个标识符在同一个翻译单元中同时具有内部链接和外部链接，则行为未定义。当使用临时定义时，这种情况可能会发生。

[编辑] 链接和库

本节不完整
原因：这是否应该在 c/language 下的 Miscellaneous 中作为单独的顶级条目？

带有外部链接的声明通常在头文件中提供，以便所有#include该文件的翻译单元都可以引用在其他地方定义的同一个标识符。

出现在头文件中的任何具有内部链接的声明都会在包含该文件的每个翻译单元中生成一个单独且不同的对象。

库接口，头文件“flib.h”

#ifndef FLIB_H
#define FLIB_H
void f(void);              // function declaration with external linkage
extern int state;          // variable declaration with external linkage
static const int size = 5; // definition of a read-only variable with internal linkage
enum { MAX = 10 };         // constant definition
inline int sum (int a, int b) { return a + b; } // inline function definition
#endif // FLIB_H

库实现，源文件“flib.c”

#include "flib.h"
 
static void local_f(int s) {} // definition with internal linkage (only used in this file)
static int local_state;       // definition with internal linkage (only used in this file)
 
int state;                       // definition with external linkage (used by main.c)
void f(void) { local_f(state); } // definition with external linkage (used by main.c)

应用程序代码，源文件“main.c”

#include "flib.h"
 
int main(void)
{
    int x[MAX] = {size}; // uses the constant and the read-only variable
    state = 7;           // modifies state in flib.c
    f();                 // calls f() in flib.c
}

[编辑] 关键字

auto，register，static，extern，_Thread_local thread_local

[编辑] 备注

关键字_Thread_local通常通过便利宏thread_local使用，该宏在头文件<threads.h>中定义。

 （直到 C23）

在 C 语言语法中，typedef和 constexpr(自 C23 起)指定符正式列为存储类指定符，但它们不指定存储。

auto 指定符还用于类型推断。

 （自 C23 起）

在文件范围内，const且非extern的名称在 C 中具有外部链接（作为所有文件范围声明的默认值），但在 C++ 中具有内部链接。

[编辑] 示例

运行此代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
// static storage duration
int A;
 
int main(void)
{
    printf("&A = %p\n", (void*)&A);
 
    // automatic storage duration
    int A = 1;   // hides global A
    printf("&A = %p\n", (void*)&A);
 
    // allocated storage duration
    int* ptr_1 = malloc(sizeof(int));   // start allocated storage duration
    printf("address of int in allocated memory = %p\n", (void*)ptr_1);
    free(ptr_1);                        // stop allocated storage duration
}

可能的输出

&A = 0x600ae4
&A = 0x7ffefb064f5c
address of int in allocated memory = 0x1f28c30

[编辑] 参考文献

  • C23 标准（ISO/IEC 9899:2024）
  • 6.2.2 标识符的链接（p: 35-36）
  • 6.2.4 对象的存储持续时间（p: 36-37）
  • 6.7.1 存储类指定符（p: 97-100）
  • C17 标准（ISO/IEC 9899:2018）
  • 6.2.2 标识符的链接（p: 29-30）
  • 6.2.4 对象的存储持续时间（p: 30）
  • 6.7.1 存储类指定符（p: 79）
  • C11 标准（ISO/IEC 9899:2011）
  • 6.2.2 标识符的链接（p: 36-37）
  • 6.2.4 对象的存储持续时间（p: 38-39）
  • 6.7.1 存储类指定符（p: 109-110）
  • C99 标准（ISO/IEC 9899:1999）
  • 6.2.2 标识符的链接（p: 30-31）
  • 6.2.4 对象的存储持续时间（p: 32）
  • 6.7.1 存储类指定符（p: 98-99）
  • C89/C90 标准（ISO/IEC 9899:1990）
  • 3.1.2.2 标识符的链接
  • 3.1.2.4 对象的存储持续时间
  • 3.5.1 存储类指定符

[编辑] 另请参阅

C++ 文档 用于 存储类指定符
检索自 "https://cppreference.cn/mwiki/index.php?title=c/language/storage_duration&oldid=160098"