C语言auto、register

一、关键字分类

C语言一共多少个关键字呢？一般的书上，都是32个(包括本书),但是这个都是C90(C89)的标准。其实C99后又新增了5个关键字。不过，目前主流的编译器，对C99支持的并不好，我们后面默认情况，使用C90，即，认为32个

二、补充内容

在正式开始讲解关键字之前，我们需要了解下面这些基本概念

1、变量的分类

变量分为全局变量和局部变量

局部变量：定义在代码块中的变量叫做局部变量。局部变量具有临时性。进入代码块，自动形成局部变量，退出代码块自动 释放。[网上很多说函数中的变量是局部变量，不能说错，但说法是不准确的]

全局变量：在所有函数外定义的变量，叫做全局变量。全局变量具有全局性。

注：代码块 — 在函数中，用{}括起来的区域，就叫做代码块，代码块可以嵌套

2、变量的作用域与生命周期

作用域概念：指该变量可以被正常访问的代码区域

全局变量的作用域：在整个程序运行期间都有效

局部变量的作用域：只在局部变量所在的代码块内有效

生命周期概念：指的是该变量从定义开辟空间到释放的时间范围，所谓的释放，指的是曾经开辟的空间”被释放“。

全局变量的生命周期：定义完成之后，程序运行的整个生命周期内，该变量一直都有效

局部变量的生命周期：进入代码块，形成局部变量[开辟空间]，退出代码块，"释放"局部变量

#include<stdio.h>
int g_val = 10;   //g_val 在所有函数外部定义，是全局变量
int main()
{
    int a = 20;    //a 在main函数内部定义，是局部变量
    printf("%d\n", g_val);
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

#include<stdio.h>
int g_val = 100;
int main()
{
    int x = 10;
    if (x == 10)
    {
        int y = 20;
        pritnf("%d %d", x, y);   //可以
    }
    pritnf("%d %d", x, y);  //报错，y只能在 if 代码块内部被访问
}

#include <stdio.h>
int g_x = 100; //全局变量
void show()
{
    printf("show: 全局: %d\n", g_x); //在任何代码块中都可以被访问
}
int main()
{
    show();
    printf("main: 全局: %d\n", g_x); //在任何代码块中都可以被访问，甚至被修改
    return 0;
}

#include<stdio.h>
int g_x = 100; //全局变量
int main()
{
    int g_x = 10; //局部变量，与全局同名
        printf("g_x:%d\n", g_x); //输出的是局部，也就是局部和全部同名的时候，优先局部。
 
    return 0;
}

总结：作用域是空间上的概念，表示该变量能够被有效访问或使用的区域

生命周期是时间上的概念，表示该变量空间什么时候被开辟，什么时候被释放

当局部变量和全局变量重复出现时，局部变量优先（就近原则） 

三、最宽宏大量的关键字 -- auto

1、如何使用：一般在代码块中定义的变量，即局部变量，默认都是auto修饰的，不过一般省略，但不是所有的变量默认都是auto修饰的，auto一般只用来修饰局部变量

2、用法：auto关键字比较古老，一般我们在定义变量的时候直接省略即可

3、总结：auto用来修饰局部变量，表示该局部变量的生命周期和作用域只在该代码块内有效，可以省略，不能用来修饰全局变量。

#include<stdio.h>
auto int b = 10;  //报错，auto 不能用来修饰全局变量
int main()
{
    auto int a = 30; // 等价于 int a = 30;
}

四、最快的关键字 -- register

1、存储分级

在计算机内部，越靠近CPU的存储单元的运行速度越快，但其相对单位制造成本也越高，越远离CPU的存储单元运行速度越慢，单位造价越低，为了以最小的成本，达到最大的CPU运行效率，出现了存储分级的办法。

2、寄存器

寄存器存在的原因：CPU主要是负责进行计算的硬件单元，但是为了方便运算，一般第一步需要先把数据从内存读取到CPU内，那么也就需要CPU具有一定的数据临时存储能力，但是CPU并不是当前要计算了，才把特定数据读到CPU里面，因为那样太慢了。 所以现代CPU内，都集成了一组叫做寄存器的硬件，用来做临时数据的保存。

寄存器存在的本质： 在硬件层面上，提高计算机的运算效率。因为不需要再从内存里读取数据。

3、register修饰变量

register修饰变量的作用：尽量将所修饰变量，放入CPU寄存区中，从而达到提高效率的目的

register修饰变量提高效率的本质：将变量放入寄存器中，使CPU可以直接对该数据进行操作，而不需要从内存中对其进行读取。

既然用register修饰的变量可以提高效率，那么是不是所以的变量都最好用register修饰呢？答案当然不是的。因为寄存器的数量是有限的，大量使用register修饰反而会降低程序的运行效率。那么什么样的变量应该被register修饰呢？

• （1）局部的(全局会导致CPU寄存器被长时间占用)
• （2）不会被写入的（对数据进行写入需要将数据重新加载进内存，这样也就失去了把数据放进寄存器当中的意义）
• （3）需要被高频读取的(直接从寄存器中对该数据进行读取，提高效率)

注意：

• （1）被register修饰的变量，不能取地址(因为该变量已经被放在寄存区中，而地址是内存相关的概念)
• （2）register只是一个建议性的关键字，建议计算机将该变量放入内存之中，不是强制性的，也就是说，虽然一个变量已经被register修饰了，但是该变量还是可能被继续放在内存当中
• （3）如果要使用register，请不要大量使用，因为寄存器数量有限

#include <stdio.h>
int main()
{
    register int a = 0;
    printf("&a = %p\n", &a);
    //编译器报错：错误 1 error C2103: 寄存器变量上的“&”
    //注意，这里不是所有的编译器都报错，目前我们的vs2022是报错的。
    return 0;
}