全局变量、静态变量、局部变量的生存周期与作用域

1、生存周期和作用域的定义¹

生存周期: 变量从定义到销毁的时间范围。存放在全局数据区的变量的生存周期存在于整个程序运行期间，而存放在栈中的数据则随着函数等的作用域结束导致出栈而销毁，除了静态变量之外的局部变量都存放于栈中。取决于变量存放位置。
作用域: 变量的可见代码域（块作用域，函数作用域，类作用域，程序全局作用域）。取决于变量定义位置。

2、不同类型变量的生存周期和作用域²

1）全局变量：

生命周期：程序运行期一直存在，从程序开始到程序结束；
作用域：全局作用域（只需要在一个源文件中定义，就可以作用于所有的源文件）；
引用方法：其他文件如果要使用，必须用extern 等关键字声明要引用的全局变量；
内存分布：全局（静态存储区）。
注意：如果再两个文件中都定义了相同名字的全局变量，则连接错误：变量重定义。

2）静态变量

static变量是指静态的变量，不管是在全局还是局部声明的static变量都存放于程序的全局变量区域，所以它的生命周期是从程序开始到程序结束。但是static变量的作用域并不等同于它的生存周期，它的作用域决定于它被定义的位置。可以认为static变量的作用域<=生存周期。 静态全局变量与静态局部变量的区别仅是作用域不同。

（1）全局声明 静态全局变量：

生命周期：程序运行期一直存在，从程序开始到程序结束；
作用域：文件作用域（只在被定义的文件中可见：static的一个作用就是隐藏）
内存分布：全局（静态存储区）。
定义方法：static关键字，const关键字（注意C/C++意义不同）
注意：只要文件不相互包含，两个不同的文件中是可以定义完全相同的两个全局静态变量的。
举个例子：
在文件A 中定义静态变量j：

int n=3; //默认为extern
static int j=5; //声明为static

全局变量和静态变量j都存放于程序的全局数据区域，它们的生存周期都是程序的整个运行期，但是n的作用域为全局作用域，可以通过extern在其他文件中使用，而j只能在文件A中使用，例如在文件B中：

extern int n; //ok
extern int j; //error: j在文件B中不可见
int a=n;//ok：但这里有个初始化先后的问题，具体参见参考一
int b=j;//error

也就是说，在声明全局的static变量时，static没有改变它的生存周期，也即存储位置（因为全局变量本来就存储在全局数据域），而是将变量的作用域限制在当前文件中。¹

（2）局部声明 静态局部变量：

生命周期：程序运行期一直存在；
作用域：局部作用域（只在局部作用域可见，超过其作用域便无法被引用）
内存分布：全局（静态存储区）。
定义方法：局部作用域中用static定义。
注意：只被初始化一次，多线程中需要加锁保护。

举一个局部声明的例子。在函数test中声明静态变量i：

void test()
{
int m=3;
static int i=5;
}

局部变量m存放在栈中，当test函数结束，m将被销毁；静态变量i不存放在栈中，而是存放于程序的全局变量区域，因此随着函数test的结束，它并不随着出栈操作而被销毁，它的生存周期存在于程序的整个运行期；然而m和i的作用域都仅存在于test函数中它们的定义之后，即test调用结束之后，m和i就不再可用，但是i仍存在于内存之中。¹

3）局部变量：

生命周期：随着函数的结束，即被销毁。
作用域：局部作用域（只在局部作用于可见）
内存分布：栈区
定义方法：在局部作用域中用auto指示符定义，可省略auto

总结³

全局变量、局部变量、全局静态变量、局部静态变量的区别。要从分配内存的位置和作用域入手来解释。

全局变量，分配的内存在静态存储区内存上面，其作用域是全局作用域，也就是整个程序的生命周期内都可以使用，同时，有些程序并不是由一个源文件构成的，可能有许多个源文件构成，全局变量只要在一个文件中定义，就可以在其他所有的文件中使用，当然，必须在其他文件使用extern关键字声明该变量。

局部变量，分配内存是分配在栈存储区上的，其作用域也只是在局部函数内，在定义该变量的函数内，只要出了该函数，该局部变量就不再起作用，该变量的生命周期也只是和该函数同在。

全局静态变量，分配的内存与全局变量一样，也是在静态存储内存上，其生命周期也是与整个程序同在的，从程序开始到结束一直起作用，但是与全局变量不同的是，全局静态变量作用域只在定义它的一个源文件内，其他源文件不能使用它。

局部静态变量，分配的内存也是在静态存储内存上的，其第一次初始化后就一直存在直到程序结束，该变量的特点是其作用域只在定义它的函数内可见，出了该函数就不可见了。

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1. 参考 博客园 bigclould：static作用：静态变量的生存周期和作用域 ↩︎ ↩︎ ↩︎

2. 参考 博客园Stephen_Hsu：生命周期，作用域的定义；说明全局变量、静态变量、局部变量、const变量的生命周期、作用域 ↩︎

3. 浅谈内存分配方式以及堆和栈的区别（很清楚）
   ↩︎