1、什么是存储类

存储类这个东西，在不同书籍中可能解释的不太一样，在这里为了便于理解，我们会采用我们的解释方式。

存储类的全称叫“存储类型”，存储类就是用来说明“常量、变量和函数”的存储位置的，比如自动局部变量在栈中，存储位置为栈，那么它的存储类就是栈。

1.1 详细说说存储类，以及与之相关的auto、static、register等关键字

1.1.1 函数指令

存储类为.text，因为函数指令都是存放在.text中的。

函数指令的存储类是固定的，所以函数指令的存储位置是固定不变的。

1.1.2 常量

（1）当常量比较小时

小到能够和指令放在一起的话，就会和指令一起直接放在.text中。

此时常量的存储类为.text。

（2）常量比较大时

大到无法直接成为指令放在一部分，此时就需要单独的存在.rodata中，此时常量的存储类就为.rodata

常量的存储类也是固定的，要么是.text，要么是.rodata。

1.1.3 全局变量

（1）初始化了的全局变量

存储类为.data。

（2）未初始化的全局变量

存储类为.bss

全局变量的存储类也是固定的，要么在.data中要么在.bss，.data、.bss合称为静态数据段，或者静态数据区，所以全局变量的存储类可统称为“静态数据段”。

1.1.4 局部变量

局部变量的存储类不是固定，根据修饰的auto、static、register关键字的不同，存储类不同。

（1）自动局部变量与 auto关键字

fun()
{
    auto int a; //等价于int a，auto可以省略不写
}

1）auto

为局部变量的存储类关键字，auto只对局部变量有效。

如果不写auto的话，默认就是auto的，所以我们平常定义的局部变量，默认都是auto修饰的。

2）auto所对应的存储类

auto就是automatic自动的意思，以auto int a为例，auto就表示a的空间是自动开辟、自动释放的，我们知道只有栈才满足自动开辟自动释放的特点，因此auto就表示a的存储类为“栈”。

正因为自动开辟、自动释放的特点，auto修饰的局部变量，我们就称为“自动局部变量”。

疑问：怎么感觉auto这个关键字是多余的？

auto这个关键字对于我们程序员来说确实是多余的，既然auto可以省略，那我们就不会傻到去把auto写上，auto在C程序中几乎看不到，因为没有那个程序员是傻子。

其实这个auto关键字主要是给编译器用的，因为编译器必须通过这个关键字来识别“栈”这个存储类，就算auto被省略了，但是在编译时会被自动加，用以标记局部变量是“栈”这种存储类。

（2）静态局部变量与 staitc关键字

fun()
{
    static int a=100; //static不能省，省了就默认是自动局部变量
    static int b;     //未初始化的静态局部变量
}

1）static

static有两种用法，

第一种：修饰局部变量

当static修饰局部变量时，static用于标记局部变量的存储类。

第二种：修饰函数和全局变量

与链接域有关，这个后面再介绍。

2）static对应的存储类

（a）初始化了的静态局部变量，存储类为.data

比如例子中的a就被初始化了，所以a的存储类为.data。

（b）未初始化的静态局部变量，在.data中

比如例子中的b就没有被初始化，所以b的存储类为.bss。

.data和.bss合称为静态数据段，所以静态局部变量的存储类合称为静态数据段。

3）静态变量

由于全局变量与静态局部变量的存储类都是静态数据段，因此我们就将全局变量和静态局部变量统称为静态变量。

（3）寄存器局部变量与 register关键字

int fun()
{
    register int a=100; //register不能省略，省略了就变为了默认的自动局部变量
}

1）回顾CPU对存储器的访问

· 存储容量

寄存器 < 1级cache < 2级cache < ... < 内存 < 外存

· CPU访问时的访问速度

寄存器>1级cache > 2级cache > ... > 内存 > 外存

以上情况，是由各存储器的材质和制作工艺来决定的。

2）register

register为寄存器的意思。

使用register修饰局部变量后，局部变量的存储类就为寄存器，也就是说此时局部变量的空间开辟于寄存器中。

register修饰的局部变量，我们就称为寄存器局部变量。

3）将局部变量的存储类设为register有什么好处

由前面的介绍可知，cpu访问寄存器的速度远远> 访问内存的速度，所以如果你希望cpu能够更快速的访问局部变量的话，我们就可以使用register修饰，让局部变量的空间在寄存器中。

例子：

a.c

#include <stdio.h>
#include <time.h> //time函数所需的头文件

int main(void)
{
    register int a = 0; //寄存器局部变量
    int b = 0; //自动局部变量(栈)
    int old_time = 0; 
    old_time = time(NULL);//记录循环开始时的时刻
    for(a=0; a<1000000000; a++); //循环累加a的值，实现延时
    printf("%ld\n", time(NULL)-old_time); //延时时间 = 结束时刻-其实时刻
    old_time = time(NULL); //起始时刻
    for(b=0; b<1000000000; b++); //延时
    printf("%ld\n", time(NULL)-old_time); //延时时间
    return 0;
}

运行结果：

0
3

a：寄存器局部变量

b：栈中的自动局变量

cpu访问a速度 > 访问b的速度，不过由于时间差太小了，很难感受到，但是就像我们所举的例子一样，当对a和b的访问次数到达一定数量级时，访问a和b的速度差还是可以被明显的感受到。

4）什么时候可以使用“寄存器局部变量”

（a）如果某个局部变量的访问速度要求很高的，我们就可以使用regster来修饰。

（b）如果程序中某个局部变量的使用频次非常高，此时为了提高访问效率，我们也可以使用register修饰。

比如我们后面讲uboot移植时，uboot中使用频次比较高的局部变量，有些就会被register修饰。

5）register令人糊涂的地方

1）第一个令人糊涂的地方：虽然写了register，但不一定有效

如果cpu的寄存器数量很少，比如intel cpu的寄存器数量相对ARM CPU来说就偏少，所以很有可能出现寄存器不够用的情况，如果编译器编译时发现寄存器不够用了，编译器就会将register自动改为auto。

说白了就是虽然是register修饰的，但是最终能不能起作用不一定，看编译器。

2）第二个令人糊涂的地方

就算你不写register，以优化方式编译时，编译器也可能会帮你自动改为register，这里说的是可能会。

比如上面的例子a.c，我们gcc优化编译，

gcc a.c -O1 //优化级别>=O1就行

优化编译后你会发现，延时的时间几乎是一样的，说明b的存储类被编译器从auto改为了register。

疑问：你怎么这么肯定。

如果你想确定b到底有没有被改为register，查看汇编是最直接的办法，我已经查看过，b的空间确实开辟于寄存器，而不是栈，那就说明b的存储类确实被改为了寄存器。

疑问：优化编译时，为什么b会从auto变为register？

我们给了编译器优化权限，当编译器觉得代码不够好时，就会进行优化

gcc优化编译例子程序a.c时，编译器发现b的使用频次非常高，觉得很影响效率，所以编译器就将b的存储类从auto自动改为了register。

不过编译器也不是一定会优化为register，因为如果编译器发现寄存器数量不足的话，此时b的存储类就还是auto。

优化有好处，自然也有缺点，最大的缺点就是自作主张修改你的代码，让原有的代码逻辑发生改变，甚至有时完全违背了你的原意，所以如果你不想被优化的话，建议编译时就不要指定优化选项。

6）我们应该如何对待register

（1）明白它的用途

如果你在别人的代码中看到了这个关键字，你要明白这是什么意思。

（2）在我们自己的程序中，不建议使用

因为这个关键字并不能一定管用，到底管不管用取决于编译器的处理，带有不确定性，因此我们建议不使用，而且现在确实也用的少了。

1.1.5 形参

一般情况下形参的默认存储类为栈，所以形参空间默认就是开辟于栈中。

（1）auto、static能不能修饰形参？

不能，这两个关键字不能用于修饰形参，对于形参来说默认的存储类就是栈，不需要auto来说明。

（2）register能不能修饰形参

可以，此时存储类为寄存器，所以形参的存储类就两种：

默认：栈

register修饰：寄存器。

（3）ARM下的一个特殊情况

ARM cpu的寄存器特别丰富，为了能够提高效率，编译器在编译针对ARM的c程序时，如果函数的形参小于4个的话，形参的存储类默认会定为register。

只有当形参数量超过5个时，第5个以后的形参的存储类才默认为栈。

如果编译器编译的是针对Intel CPU的程序的话，由于Intel cpu的寄存器数量相对比较少，所以函数形参的存储类默认都是栈，如果在程序中人为指定为register的话，存储类有可能会是寄存器。

1.1.6 能否使用auto、static、register修饰全局变量

（1）auto和register

全局变量的存储类是固定的，为静态数据区，如果使用auto和register修饰全局变量的话，其实是在尝试使用auto和register将全局变量的存储类改为栈和寄存器，显然这是不行的，这会导致编译出错。

（2）staitc

可以，使用static修饰全局变量时，static与存储类半毛钱关系都没有，static修饰全局变量时只与与链接域有关，后面讲到链接域时再来介绍。