Классы памяти

Класс памяти переменной, которая определяет какой либо об"ект, имеет глобальное или локальное время жизни. Об"ект с гло­бальным временем жизни существует и имеет значение на протяжении всей программы. Все функции имеют глобальное время жизни.

Переменные с локальным временем жизни захватывают новую па-

мять при каждом выполнении блока, в котором они определены. Когда управление на выполнение передается из блока, то переменная теря-

ет свое значение.

Хотя Си определяет два типа классов памяти, но, тем не ме­нее, имеется следующих четыре спецификатора классов памяти:

auto

register

static

extern

Об"екты классов auto и register имеют локальное время жиз­ни. Спецификаторы static и extern определяют об"екты с глобальным временем жизни. Каждый из спецификаторов класса памяти имеет оп­ределенный смысл, который влияет на видимость функций и перемен­ных в той же мере, как и сами классы памяти. Термин "видимость" относится к той части программы, в которой могут ссылаться друг на друга функции и переменные. Об"екты с глобальным временем жиз­ни существуют на протяжении выполнения исходной программы, но они могут быть видимы не во всех частях программы. Видимость и свя­занная с ней концепция времени жизни рассмотрена в разделе 3.5.

Месторасположение об"явления переменной или функции внутри

исходных файлов также влияют на класс памяти и видимость. Гово­рят, что об"явления вне определения всех функций и переменных от­носятся к внешнему уровню, а об"явления внутри определений функ­ций относятся к внутреннему уровню.

Точный смысл каждого спецификатора класса памяти зависит от того, находится ли об"явление на внешнем или внутреннем уровне и от того, об"явлен ли об"ект функцией или переменной. В следующем разделе описывается смысл спецификаторов класса памяти в каждом случае об"явления, а также об"ясняется режим умолчания, когда спецификатор класса памяти опущен при об"явлении переменной или функции.

Об"явления переменной на внешнем уровне

Об"явления переменной на внешнем уровне используют специфи­каторы класса памяти static и extern или совсем опускают их. Спе­цификаторы класса памяти auto и register не допускаются на внеш­нем уровне.

Об"явления переменных на внешнем уровне- это определения переменных или ссылки на определения, сделанные в другом месте.

Об"явление внешней переменной, которое инициализирует эту

переменную (явно или неявно), называется определением этой пере­менной. Определение на внешнем уровне может задаваться в следую­щих различных формах:

-переменная на внешнем уровне может быть определена путем ее об"явления со спецификатором класса памяти static. Такая пере­менная может быть явно инициализирована константным выражением. Если инициализатор отсутствует, то переменная автоматически ини­циализируется нулем во время компиляции. Таким образом, об"явле­ния static int k = 16; и static int k; оба рассматриваются как определения;

-переменная определяется, когда она явно инициализируется

на внешнем уровне. Например, int j = 3; это определение перемен­ной.

Так как переменная определяется на внешнем уровне, то она видима в пределах остатка исходного файла, от места, где она оп­ределена. Переменная не видима выше своего определения в том же самом исходном файле ни в других исходных файлах программы, если не об"явлена ссылка, которая делает ее видимой.

Переменная может быть определена на внешнем уровне внутри исходного файла только один раз. Если задается спецификатор клас­са памяти static, то в других исходных файлах могут быть опреде­лены переменные с тем же именем. Так как каждое определение static видимо только в пределах своего собственного исходного файла, то конфликта не возникнет.

Спецификатор класса памяти extern используется для об"явле­ния ссылки на переменную, определенную где-то в другом месте. Та­кие об"явления используются в случае, когда нужно сделать видимым определение переменной в других исходных файлах или выше места, где она определена в том же самом исходном файле. Так как ссылка на переменную об"явлена на внешнем уровне, то переменная видима в пределах остатка исходного файла от места об"явления ссылки.

В об"явлениях, которые используют спецификатор класса памя­ти extern, инициализация не допускается, так как они ссылаются на переменные, чьи величины уже определены.

Переменная, на которую делается ссылка extern, должна быть определена на внешнем уровне только один раз. Определение может быть сделано в любом из исходных файлов, составляющих программу.

Есть одно исключение из правил, описанных выше. Можно опус-

тить из об"явления переменной на внешнем уровне спецификатор класса памяти и инициализатор. Например, об"явление int n; будет правильным внешним об"явлением. Это об"явление имеет два различ­ных смысла в зависимости от контекста.

1. Если где-нибудь в программе будет определена на внешнем уровне переменная с тем же именем, то об"явление является ссылкой на эту переменную, как если бы был использован спецификатор клас­са памяти extern в об"явлении.

2. Если нет такого определения, то об"явленной переменной распределяется память во время линкования и переменная инициали­зируется нулем. Если в программе появится более чем одно такое об"явление, то память распределится для наибольшего размера из об"явленных переменных. Например, если программа содержит два не­инициализированных об"явления переменной i на внешнем уровне int i; и char i; то память во время линкования распределится под пе­ременную i типа int.

Неинициализированные об"явления переменной на внешнем уров­не не рекомендуются для файлов, которые могут быть размещены в библиотеку.

Пример:

/*****************************************************

SOURCE FILE ONE *****************************************************/

extern int i; /* reference to i

defined below */

main()

{

i++;

printf("%d\n", i); /* i equals 4 */

next();

}

int i = 3; /* definition of i */

next()

{

i++;

printf("%d\n", i); /* i equals 5 */

other();

}

/***************************************************** SOURCE FILE TWO

*****************************************************/

extern int i; /* reference to i in

first source file */

other()

{

i++;

printf("%d\n", i); /* i equals 6 */

}

Два исходных файла в совокупности содержат три внешних об"явления i. Одно об"явление содержит инициализацию- int i = 3; , где глобальная переменная i определена с начальным значением равным 3.

Самое первое об"явление extern в первом файле делает гло­бальную переменную видимой выше ее определения в файле.

Без об"явления extern функция main не смогла бы сослаться на глобальную переменную i. Об"явление extern переменной i во втором исходном файле делает глобальную переменную видимой в этом исходном файле.

Все три функции выполняют одну и ту же задачу: они увеличи­вают i на 1 и печатают получившееся значение. (Предполагается, что функция printf определена где-то еще в программе.). Печатают­ся величины равные 4, 5 и 6.

Если бы переменная i не была бы инициализирована,она бы бы­ла автоматически установлена в 0 при линковании. В этом случае напечатанные значения были бы равны 1, 2 и 3.