Расположение нелокальных переменных процедуры или функции в C

Когда объекты хранятся реализациями C, это сложно; это определяется не только тем, является ли переменная «локальной» или нет. Две переменные, определенные внутри функции, с одинаковой областью действия их имен, могут храниться в разных местах, поскольку одна из них объявлена ​​с помощью static, а другая — нет.

Стандарт C не определяет никакие переменные как «локальные» или «глобальные». Он даже не использует эти слова для описания переменных, за исключением одного проходного экземпляра, связанного с именами параметров main. А в стандарте вообще не используется слово «процедура».

В C переменная состоит из двух частей: идентификатора (имени) и памяти, которая используется для переменной. Память называется объектом.

Независимо от того, где объявлена ​​переменная или как создан объект, объект доступен во всей программе в течение всего времени его существования. В стандарте C «доступ» означает чтение или запись объекта, и любая часть программы может читать или записывать объект, если у нее есть адрес объекта (за исключением того, что запись в объект, определенный с помощью const, не определена).

Если вас беспокоят «локальные» и «глобальные» переменные, вас, скорее всего, действительно беспокоит область действия идентификатора. Область — это область исходного кода программы, где идентификатор может использоваться для ссылки на связанный с ним объект (кроме случаев, когда он скрыт другим объявлением того же идентификатора во внутренней области).

В обычных реализациях C общего назначения время хранения объекта определяется длительностью его хранения. C имеет четыре продолжительности хранения:

• Автоматическая продолжительность хранения: параметр функции или объект, объявленный внутри функции без static, имеет автоматическую продолжительность хранения. Эти объекты хранятся в стеке или, благодаря оптимизации, удерживаются в регистрах или оптимизируются (а иногда и смешанно, включая нахождение в разных регистрах или местах стека в разное время).

• Продолжительность хранения потока: объект, объявленный с помощью _Thread_local, имеет продолжительность хранения потока. Мне не приходилось беспокоиться о том, где они хранятся, но я предполагаю, что они находятся в памяти, выделяемой при создании потока.

• Статическая продолжительность хранения: объект, объявленный без _Thread_local и вне функции, или внутри функции с static, имеет статическую продолжительность хранения. Вы можете думать, что они хранятся в так называемой «статической зоне». Однако для них может быть несколько разделов программы. Примечательно, что статические объекты, которые должны быть инициализированы нулевым значением, могут храниться в разделе программы специально для этой цели, тогда как статические объекты с ненулевыми начальными значениями могут храниться в другом разделе программы. Раздел, заполненный нулями, инициализируется операционной системой, когда для него выделяется память, поэтому он занимает мало места в исполняемом файле программы. Незаполненная нулями секция инициализируется путем чтения данных из исполняемого файла программы в память.

• Выделенная продолжительность хранения: объект, созданный вызовами функций управления памятью, таких как malloc и free, имеет выделенную продолжительность хранения. Используемая для этого память называется кучей, хотя по историческим причинам это неправильное название.

Вышеуказанное является общей схемой, используемой для реализаций C, но стандарт C допускает другие реализации.

Обратите внимание, что «локальный» может быть подходящим описанием идентификаторов с областью действия блока, но «глобальный» не совсем корректен для любых идентификаторов в C, кроме ключевых слов. C имеет идентификаторы с областью действия файла (имя известно во всей единице перевода с момента объявления) и внешней связью (разные объявления имени в разных единицах перевода могут быть связаны с одним и тем же объектом), но не имеет каких-либо глобальных идентификаторов. . Чтобы идентификатор был по-настоящему глобальным, его объявление один раз в программе должно сделать его известным во всей программе. В C этого нет; Чтобы использовать идентификатор в нескольких единицах перевода, его необходимо объявлять отдельно в каждой единице.

Языки C говорят, что если переменная является локальной по отношению к блоку (будь то функция или нет), ее время жизни заканчивается в конце блока. Распространенный способ — использовать для этого стек, потому что вам просто нужно извлечь переменную из стека в конце блока, где она объявлена. Но реализация может решить хранить в стеке только простые переменные и адреса и использовать статическую зону или кучу для массивов, если в конкретной системе размер стека должен быть минимальным. При условии, что наблюдаемые результаты программы одинаковы, реализация может делать что угодно.