存储类说明符

 

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struct

union

位域

原子类型 (C11)

const

volatile

restrict (C99)

_Alignas (C11)

存储期与链接

外部及试探性定义

typedef

_Static_assert (C11)

属性 (C23)

 

指定对象和函数的存储期（ storage duration ）和链接（ linkage ）：

• auto - 自动存储期与无链接
• register - 自动存储期与无链接；不能取这种对象的地址
• static - 静态存储期与内部链接（除非在块作用域）
• extern - 静态存储期与外部链接（除非已声明带内部链接）

_Thread_local - 线程存储期

(C11 起)

解释

存储类说明符出现于声明中。至多可使用一个说明符，除了能将 _Thread_local 与 static 或 extern 组合以调整链接 (C11 起)。存储类说明符确定其所声明的名称的二个独立属性：存储期与链接。

1) auto 说明符只对声明于块作用域的对象（除了函数参数列表）允许。它指示自动存储期与无链接，也是这种声明的默认属性。

2) register 说明符只对声明于块作用域的对象允许，包括函数参数列表。它指示自动存储期与无链接（即这种声明的默认属性），但另外提示优化器，若可能则将此对象的值存储于 CPU 寄存器中。无论此优化是否发生，声明为 register 的对象不能用作取址运算符的参数，不能用 _Alignas (C11 起)，而且 register 数组不能转换为指针。

3) static 说明符指定静态存储期（除非与 _Thread_local 组合） (C11 起)和内部链接（除非用于块作用域）。它能用于在文件作用域的函数，以及文件和块作用域的对象，但不能用于函数参数列表。

4) extern 指定静态存储期（除非与 _Thread_local 组合） (C11 起)和外部链接。它能用于文件和块作用域中的函数和对象声明（除了函数参数列表）。若 extern 出现在已经声明带内部链接的标识符的再声明上，则链接仍为内部。否则（若前一声明为外部、无链接或不在作用域内）链接为外部。

5) _Thread_local 指示线程存储期。它不能用于函数声明。若将它用在对象声明上，则它必须在同一对象的每次声明上都存在。若将它用在块作用域声明上，则必须与 static 或 extern 之一组合以决定链接。

(C11 起)

若不提供存储类说明符，则默认为：

对所有函数为 extern

对在文件作用域的对象为 extern

对在块作用域的对象为 auto

对于任何用存储类说明符声明的结构体或联合体，存储期（但非链接）递归地应用到其成员。

在块作用域的函数声明能使用 extern 或完全不使用存储类说明符。在文件作用域的函数声明能使用 extern 或 static 。

函数参数不能使用异于 register 的存储类说明符。注意 static 在数组类型的函数参数中有特殊含义。

存储期

每个对象都有称为存储期的属性，它限制对象的生存期。 C 中有四种存储期：

• 自动存储期。进入声明对象于其中的块时分配其存储，而在以任何方式（ goto 、 return 、抵达结尾）退出该块时解分配存储。一个例外是 VLA ；在执行声明时而非块入口分配其存储，并在声明离开作用域而非退出块时解分配存储。 (C99 起)若递归地进入块，则对每个递归层进行新的分配。所有函数参数和非 static 块作用域对象，还有用于块作用域的复合字面量拥有此存储期。

• 静态存储期。存储期是整个程序的执行过程，只在 main 函数之前初始化一次存储于对象的值。所有声明为 static 对象和所有带内部或外部链接且不声明为 _Thread_local (C11 起)的对象都拥有此存储期。

线程存储期。存储期是创建对象的线程的整个执行过程，在启动线程时初始化存储于对象的值。每个线程拥有其自身的相异对象。若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 的对象拥有此存储期。

(C11 起)

• 分配存储期。按照请求，用动态内存分配函数分配和解分配存储。

链接

链接指的是在其他作用域指代一个标识符（具名对象或函数）的能力。若在数个作用域中声明有同一标识符的对象或函数，但不能从所有这些作用域指代它们，则会创建数个对象的实例。辨识下列链接：

• 无链接。只能从其所在的作用域指代该标识符。所有函数参数和所有非 extern 的块作用域对象（包含声明为 static 者）拥有此链接。

• 内部链接。能从当前翻译单元的所有作用域指代该标识符。所有 static 文件作用域标识符（函数和对象）都拥有此链接。

• 外部链接。能从整个程序的任何其他翻译单元指代该标识符。所有非 static 函数、所有 extern 对象（除非之前声明为 static ）和所有文件作用域的非 static 对象拥有此链接。

若同一标识符在同一翻译单元中一同带内部和外部链接出现，则行为未定义。这在使用试探性定义时有可能。

链接与库

带外部链接的声明常在头文件中可用，这使得所有 #include 该头文件的翻译单元都可以指代定义于别处的相同标识符。

任何出现于头文件中的带内部链接的声明，在每个包含该文件的翻译单元中产生一个分离而相异的对象或函数。

库接口：

// flib.h
#ifndef FLIB_H
#define FLIB_H
void f(void);              // 带外部链接的函数声明
extern int state;          // 带外部链接的对象声明
static const int size = 5; // 带内部链接的只读对象定义
enum { MAX = 10 };         // 常量定义
inline int sum (int a, int b) { return a+b; } // inline 函数定义
#endif // FLIB_H

库实现：

// flib.c
#include "flib.h"
static void local_f(int s) {}  // 带内部链接的定义（只用于此文件）
static int local_state;        // 带内部链接的定义（只用于此文件）
 
int state;                     // 带外部链接的定义（ main.c 使用）
void f(void) {local_f(state);} // 带外部链接的定义（ main.c 使用）

应用代码：

// main.c 
#include "flib.h"
int main(void)
{
    int x[MAX] = {size}; // 使用常量和只读变量
    state = 7;           // 修改 flib.c 中的 state
    f();                 // 调用 flib.c 中的 f()
}

关键词

auto, register, static, extern, _Thread_local

注解

一般通过定义于头文件 threads.h 的便利宏 thread_local 使用关键词 _Thread_local 。

C 语言文法中， typedef 说明符在形式上列作存储类说明符，但它被用于声明类型名，而不指定存储。

在文件作用域的 const 且非 extern 的名称在 C 中拥有外部链接（同所有文件作用域的默认情况），但在 C++ 中拥有内部链接。

示例

运行此代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int A; // 静态存储期
 
int main(void)
{
    printf("&A = %p\n", (void*)&A);
 
    // 自动存储期
    int A = 1;   // 隐藏全局 A
    printf("&A = %p\n", (void*)&A);
 
    // 分配存储期
    int *ptr_1 = malloc(sizeof(int));   // 开始分配存储期
    printf("address of int in allocated memory = %p\n", (void*)ptr_1);
    free(ptr_1);                        // 停止分配存储期
}

可能的输出：

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

引用

• C11 标准（ISO/IEC 9899:2011）：

• 6.2.2 Linkages of identifiers （第 36-37 页）

• 6.2.4 Storage durations of objects （第 38-39 页）

• 6.7.1 Storage-class specifiers （第 109-110 页）

• C99 标准（ISO/IEC 9899:1999）：

• 6.2.2 Linkages of identifiers （第 30-31 页）

• 6.2.4 Storage durations of objects （第 32 页）

• 6.7.1 Storage-class specifiers （第 98-99 页）

• C89/C90 标准（ISO/IEC 9899:1990）：

• 3.1.2.2 Linkages of identifiers

• 3.1.2.4 Storage durations of objects

• 3.5.1 Storage-class specifiers

参阅