全局變量與局部變量在內(nèi)存中的區(qū)別詳細解析

更新時間：2013年10月11日 09:59:08 投稿：jingxian

以下是對全局變量與局部變量在內(nèi)存中的區(qū)別進行了詳細的總結(jié)介紹，需要的朋友可以過來參考下，希望對大家有所幫助

一、預備知識—程序的內(nèi)存分配

一個由c/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個部分

1、棧區(qū)（stack）— 由編譯器自動分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。

2、堆區(qū)（heap） — 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時可能由OS回收。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表。

3、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（static）—，全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域(.data)，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域(.bss)。 - 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

4、文字常量區(qū) —常量字符串就是放在這里的(.rodata)。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

5、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進制代碼(.text)。

二、例子程序
這是一個前輩寫的，非常詳細

復制代碼代碼如下:

//main.cpp
int a = 0;          // 全局初始化區(qū)
char *p1;           // 全局未初始化區(qū)
main()
{
  int b;            // 棧區(qū)
  char s[] = "abc"; // 棧區(qū)
  char *p2;         // 棧區(qū)
  char *p3 = "123456";     // "123456/0" 在常量區(qū)，p3在棧區(qū)
  static int c =0;         // 全局（靜態(tài)）初始化區(qū)
 
  p1 = (char *)malloc(10);
  p2 = (char *)malloc(20); // 分配得來的10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)
 
  strcpy(p1, "123456");    // "123456/0" 放在常量區(qū)，編譯器可能會將它
                              // 與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個地方。
}

static全局變量與普通的全局變量有什么區(qū)別？static局部變量和普通局部變量有什么區(qū)別？static函數(shù)與普通函數(shù)有什么區(qū)別？

答:
1) 全局變量(外部變量)的說明之前再冠以static 就構(gòu)成了靜態(tài)的全局變量。全局變量本身就是靜態(tài)存儲方式，靜態(tài)全局變量當然也是靜態(tài)存儲方式。這兩者在存儲方式上并無不同。這兩者的區(qū)別在于非靜態(tài)全局變量的作用域是整個源程序，當一個源程序由多個源文件組成時，非靜態(tài)的全局變量在各個源文件中都是有效的。而靜態(tài)全局變量則限制了其作用域，即只在定義該變量的源文件內(nèi)有效，在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于靜態(tài)全局變量的作用域局限于一個源文件內(nèi)，只能為該源文件內(nèi)的函數(shù)公用，因此可以避免在其它源文件中引起錯誤。

2) 從以上分析可以看出，把局部變量改變?yōu)殪o態(tài)變量后是改變了它的存儲方式即改變了它的生存期。把全局變量改變?yōu)殪o態(tài)變量后是改變了它的作用域，限制了它的使用范圍?！　?nbsp;

3) static函數(shù)與普通函數(shù)作用域不同,僅在本文件。只在當前源文件中使用的函數(shù)應該說明為內(nèi)部函數(shù)(static)，內(nèi)部函數(shù)應該在當前源文件中說明和定義。對于可在當前源文件以外使用的函數(shù)，應該在一個頭文件中說明，要使用這些函數(shù)的源文件要包含這個頭文件　　

綜上所述:

static全局變量與普通的全局變量有什么區(qū)別：

static全局變量只初使化一次，防止在其他文件單元中被引用; 　　

static局部變量和普通局部變量有什么區(qū)別：

static局部變量只被初始化一次，下一次依據(jù)上一次結(jié)果值；　　

static函數(shù)與普通函數(shù)有什么區(qū)別：

static函數(shù)在內(nèi)存中只有一份，普通函數(shù)在每個被調(diào)用中維持一份拷貝

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一個C語言變量分配的實際例子：

我們來看看在可執(zhí)行文件中,變量們會被分配在哪些區(qū)里.這里以可執(zhí)行文件為例子，可執(zhí)行文件有固定的內(nèi)存加載地址，符號(函數(shù)/變量的名字)將來在內(nèi)存里的地址連接器是可以提前確定的。

源程序編譯連接的結(jié)果是形成1堆匯編指令代碼，大致分為.text .data .bss等幾個節(jié)區(qū)(section)。對于.exe文件和.so文件，全局和靜態(tài)變量都放在.data 或.bss段(gas把源文件從頭到尾掃描1遍，才知道一個變量的全部情況：是否定義；類型；是否初始化。然后把初始化的變量在.data段里分配位置和空間，把沒初始化的變量在.bss段里分配位置和空間，沒定義的變量分配在.undef段)。匯編指令代碼里全局變量表現(xiàn)為一個內(nèi)存地址(全局變量在目標文件里是一個偏移值，加載進內(nèi)存里是一個內(nèi)存地址)。臨時變量在匯編代碼里變成ebp/esp+n，表現(xiàn)為一個堆棧地址，化為程序正文(.text)的一部分。有些變量的最終內(nèi)存地址在加載進內(nèi)存之前還不能確定，需要加載進內(nèi)存才可以計算出來.

全局變量作用域是跨越多個源程序的。因此全局變量不能重名。靜態(tài)變量作用域是位于單個源程序內(nèi)。多個源程序可以有同名的全局靜態(tài)變量。本例中，為了區(qū)分多個同名的靜態(tài)變量，gcc 用 c444和c444.0 來加以區(qū)別。

復制代碼代碼如下:

[test@redhat]// more aaa.c
# include <stdio.h>
int a111 = 0;              // 全局變量 已初始化
char *p111 = "654321";     // 全局指針變量 已經(jīng)初始化
static int c444 = 9;       // 靜態(tài)全局變量 已經(jīng)初始化
static int c555;           // 靜態(tài)全局變量 未初始化
main()
{
    int b222;              // 局部變量
    char s333[] = "abc";   // 局部變量
    char *p222;            // 局部變量
    char *p333 = "123456";    // 局部變量
    static int c444 =0;       // 已初始化靜態(tài)局部變量,與前面靜態(tài)全局變量重名
    p111 = (char *)malloc(10);
    p222 = (char *)malloc(20);
    strcpy(p111, "123456");
}