C语言变量可以定义在任意位置?那么到底放在哪个位置才最好呢?
C语言程序开发不像 Python,若是需要使用变量,必须先定义。仔细想一想,C语言这么要求的原因也是容易理解的,至少C程序可以事先知道需要为该变量分配多少内存,这其实也是C语言程序更可控的原因之一。
这其实也是C语言程序更可控的原因之一
C语言程序的变量
虽然“定义再使用”目的是为了使用更小的开销,实现更高的效率,但是很多程序员仍然将它看作是一种落后低效的特性。就代码编写而言的确如此,这增加了整个代码的复杂度。
特别是在 C89 时代,C语言程序员在定义变量时,必须将所有变量定义在语句的开头。下面这段C语言代码是非法的:
强制所有变量语句的开头定义是非常反人类的做法——若是某个C语言代码块使用的变量稍多,很难写出易读的代码。因此C99抛弃了这种限制,允许程序员混合语句和变量定义表达式。这样一来,我们可以将要使用的变量定义在附近,写出更加简洁易读的C语言代码:
写出更加简洁易读的C语言代码
问题
C语言程序员在支持C99标准的平台开发程序,可以将变量定义表达式定义在任意位置。那么一个有趣的问题就出现了,请看下面这段C语言代码:
作为示例,fun() 函数的代码很简单,读者应将注意力放在下面的定义变量上,显然,这几行变量定义代码既可以放在 if() 表达式前面,也可以放在后面。若是 if() 表达式为真,提前让 fun() 函数返回,那么是不是在其后定义的变量就不会被执行了呢?
换句话说,这样的情况下,将变量定义语句放在 if() 表达式之前,和之后,有没有性能上的差异呢?到底应该放在前面还是后面呢?
讨论
首先应该明白的是,C99 标准允许程序员混合语句和变量定义表达式的目的就是为了代码更加清晰易读,基于这一点,当前的C语言程序编码风格是尽可能的将变量声明放在接近其被使用的地方。
实际上,鉴于几乎所有处理器都使用栈指针管理程序栈,从机器的角度来看,在C语言程序中将变量定义在任意位置都是相同的(可能作用域不太一样)。例如下面这两个函数:
在C语言程序中将变量定义在任意位置都是相同的
如果使用现代C语言编译器处理这段代码,并且不指定优化项,会得到下面这样的指令集(以x64平台为例):
看不懂也没关系,至少我们能够看出,两个函数具有相同数量的操作码。这是因为几乎所有的编译器都会预先分配它们所需的所有空间,机器不能做任何不能确定的事情。
现代编译器大都会做一些特别的处理,以使我们的C语言代码获得更高的效率。例如,编译器可以将一些局部变量优化到寄存器中。
出于同样的原因,编译器将收集所有的局部变量声明,并为它们预先分配空间。C89要求所有变量定义放在最前面,是因为它被设计为成一次通过的编译器,它需要在处理其他代码之前知道所有的变量。
C99则聪明得多
C99则聪明得多,即使程序员将变量定义在代码的后面也是可以的,因为它会向后检查更多的代码,将所有变量定义放在其他语句之前处理,本质上来说,它和C89没有区别,只不过做了更多的工作,方便程序员编写代码而已。
所以,在编写C语言程序时,我们更应该考虑的是怎样让代码更加清晰易懂。就本例而言,将变量定义放在if语句前后,并不会带来效率上的差异。
小结
在C99之后,程序员可以混合变量定义和其他语句。读者应注意,C99做出这样的改进,目的在于方便程序员写出更加清晰易懂的代码,考虑将变量定义放在不同位置以获得效率性能上的提升倒没那么苛刻了。一般来说,将变量定义放在最靠近它被使用的地方是比较推荐的做法,当然了,读者也大可不必局限于此,写出清晰易读,效率优异的程序才是最终目的。
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C/C++编程笔记:C语言全局变量,实现多个c文件中公用的方法
用C语言编写程序的时候,我们经常会遇到这样一种情况:希望在头文件中定义一个全局变量,然后包含到两个不同的c文件中,希望这个全局变量能在两个文件用。
举例说明:项目文件夹project下有main.c、common.c和common.h三个文件,其中common.h文件分别#include在main.c和common.c文件中。现在希望声明一个字符型变量key,在main.c和common.c中公用。
有人想,既然是想两个文件都用,那就在common.h中声明一个unsigned char key,然后由于包含关系,在main.c和common.c中都是可见的,所以就能共用了。
想起来确实有道理,但是实际写出来,我们发现编译的时候编译器提示出错,一般提示大概都类似于:Error: L6200E: Symbol key multiply defined (by common.o and main.o).也就是说编译器认为我们重复定义了key这个变量。这是因为#include命令就是原封不同的把头文件中的内容搬到#include的位置,所以相当于main.c和common.c中都执行了一次unsigned char key,而C语言中全局变量是项目内(或者叫工程内)可见的,这样就造成了一个项目中两个变量key,编译器就认为是重复定义。
正确的解决办法:使用extern关键字来声明变量为外部变量。具体说就是在其中一个c文件中定义一个全局变量key,然后在另一个要使用key这个变量的c文件中使用extern关键字声明一次,说明这个变量为外部变量,是在其他的c文件中定义的全局变量。请注意我这里的用词:定义和声明。例如在main.c文件中定义变量key,在common.c文件中声明key变量为外部变量,这样这两个文件中就能共享这个变量key了。
(1)main.c文件
#include \”common.h\”
unsigned char key;
(2)common.c文件:
#include\”common.h\”
extern unsigned char key;
其实就是变量定义和变量声明的区别,变量定义使用“数据类型+变量名称”的形式,编译器需要给他分配内存单元的;而变量声明使用“extern 变量类型+变量名称”的形式,是告诉编译器我这个变量将在其他外部c文件中定义,我这里只是在外部用它。编译器就不给他分配内存空间,而等到真正遇到变量定义的时候再给他分配内存空间。
1、普通变量定义成全局变量
如果是普通类型,完全可以不用*.h文件,直接在*.c文件中定义,在调用文件处用extern 声明,因为对于普通类型,编译器是可以识别的。比如在一个 my.c文件中,我定义了char name[10];那么在别的文件中只要用extern char name[](由于是声明,一位数组可以省略大小,但不建议用指针,比较指针和数组是两回事)外部声明就可以了,告诉编译器这个变量我已经定义过了,具体怎样,你慢慢找吧。这符合常理,因为char是编译器能自主识别的类型。
2、自定义结构体类型定义成全局变量
不同于普通类型,如果不预先通知编译器,编译器是不会识别你自定义的类型的。这个时候,*.h文件便出现了。不是定义结构类型不占内存吗?那好,我大结构体的定义放在*.h文件中,这样一来,无论你incude无数次,内存都不会被占用的。而且这样还有个好处,在别的文件中可以include这个*.h文件,这样,在这个文件中,编译器就可以识别你的自定义类型了,目的不就达到了? 假如我在global.h中定义了
typedef struct _POSITION
{
int x;
int y;
}POSITION;
那么我可以在一个global.c文件中实现全局变量的定义,不过要include那个*.h文件,比如
/* ***global.c ******* */
include “global.h”
POSITION current,;
这样就定义了cunrrent这个变量,在别的文件中引用这个变量时,只要extern POSITION current;进行声明,然后就可以用了,不过这个文件也还得include \”global.h\” 因为如果不包含,在这个文件中是不识别POSITION类型的。
1.如何引用一个已经定义过的全局变量?
答:extern
可以用引用头文件的方式,也可以用extern关键字,如果用引用头文件方式来引用某个在头文件中声明的全局变理,假定你将那个编写错了,那么在编译期间会报错,如果你用extern方式引用时,假定你犯了同样的错误,那么在编译期间不会报错,而在连接期间报错。
2.全局变量可不可以定义在可被多个.C文件中?为什么?
答:可以,在不同的C文件中以static形式来声明同名全局变量。
可以在不同的C文件中声明同名的全局变量,前提是其中只能有一个C文件中对此变量赋初值,此时连接不会出错。
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