17-C语言中的变量生命周期——自动存储期、青苔存储期、自定义存储期

概念
在C语言中，每个变量都有一个生命周期，即从变量的内存申请到释放的过程。申请内存相当于变量的诞生，释放内存则相当于变量的消亡。变量的生命周期有以下三种形式：

1. 自动存储期
2. 静态存储期
3. 自定义存储期
   

一、自动存储期

自动存储期的变量在栈空间中分配，内存由系统统一管理。自动存储期的几个等价概念包括：

• 自动化变量:从存储期的角度来描述变量的存储特性
• 临时变量: 从存储期的角度来描述变量的存储特性
• 局部变量: 从作用域的角度来表述变量的空间特定

示例

int main(int argc, char const *argv[]) // argc 和 argv 属于自动存储期的局部变量
{
    int a; // 自动存储期 / 局部变量
    static int b; // 静态存储期的局部变量
    func(a, b);
}

void func(int x, int y) // x 和 y 属于自动存储期的局部变量
{
    // 函数体
}

二、静态存储期

静态存储期的变量在数据段中分配，内存在程序运行之初就已经分配好，并且不会随着程序的运行发生申请和释放的问题。静态存储期的变量直到整个程序退出才会释放，生命周期与进程一致。

• 全局变量，static只是影响他的作用域，并不影响他的存储期.
• static修饰的局部变量，对于局部变量而言static只是改变了变量的存储期，而没有改变他的作用域.

2.1 示例

int a = 100; // 静态存储期
static int b = 250; // 静态存储期，作用域为本文件

int main()
{
    int k; // 自动存储期 / 局部变量
    static int k = 450; // 静态存储期的局部变量
}

注意:

• .bss 段存放未初始化的静态变量，初始值为 0。
• .data 段存放已经初始化的静态变量，初始化语句只会被执行一次。
• 静态数据从进程运行之初就已经存在，直到进程退出为止。

三、自定义存储期

自定义存储期的变量在堆内存中分配，内存的申请与释放完全由用户自己控制。

3.1 如何申请内存

• malloc：只负责申请空间，不会清空内存。
• calloc：申请内存并默认清空为 0。

3.2 如何释放内存

• free：负责释放内存，但不会清空内存，也不会让指针指向空，释放后最好将指针设为 NULL。

3.3 如何清空内存

• bzero
• memset

注意：

• malloc 只负责申请空间， 并不会清空内存，因此一般使用bzero 清空
• calloc 负责申请内存，并会默认清空为 0 .
• free 只负责释放，也不会清空 更不会让指针指向空， 因此free之后最好让指针指向NULL.

3.4 示例

#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int)); // 申请内存
    if (p == NULL) {
        // 处理内存分配失败的情况
        return -1;
    }

    // 清空内存
    memset(p, 0, 10 * sizeof(int));

    // 使用内存...

    // 释放内存
    free(p);
    p = NULL; // 释放后将指针设为 NULL
}

总结：

• 自动存储期：变量在栈上分配，生命周期由系统管理，函数结束时自动释放。
• 静态存储期：变量在数据段中分配，生命周期与程序一致，程序结束时释放。
• 自定义存储期：变量在堆上分配，生命周期由用户管理，用户需要手动申请和释放内存。