Какую возможность предоставляют классы памяти
Обновлено: 28.06.2024
Спецификация класса памяти переменной определяет, какое время жизни она имеет (глобальное или локальное), и влияет на область действия переменной. Объект с глобальным временем жизни существует и имеет значение на протяжении всего времени выполнения программы. Все функции имеют глобальное время жизни.
Переменной с локальным временем жизни выделяется новая ячейка памяти каждый раз, когда управление передается блоку, в котором она определена. Когда управление возвращается из блока, переменная теряет свое значение.
В языке Си имеется четыре спецификации класса памяти:
Область действия функций, объявленных со спецификацией класса памяти extern , распространяется на все исходные файлы, которые составляют программу; следовательно, такие функции могут быть вызваны из любой функции в любом исходном файле программы.
Переменные классов памяти auto и register имеют локальное время жизни. Спецификации static и extern определяют объекты с глобальным временем жизни.
В совокупности с местоположением объявления объекта спецификация класса памяти определяет область действия переменной или функции. Термин "область действия" определяет часть программы, в которой к функции или переменной возможен доступ. Например, переменная с глобальным временем жизни существует в течение всего времени выполнения исходной программы, но она может быть доступна не во всех частях программы. Область действия и связанное с ней понятие времени жизни рассмотрены в разделе 2.4.
Объявления, расположенные вне тел всех функций, относятся к внешнему уровню, а объявления внутри тел функций относятся к внутреннему уровню. Особый случай представляют объявления формальных параметров функции. В последующих разделах описывается смысл спецификаций класса памяти для каждого варианта объявления, а также поясняются правила умолчания в случае отсутствия в объявлении спецификации класса памяти.
Функции могут быть объявлены со спецификацией класса памяти static или extern либо вообще без спецификации класса памяти. Функции всегда имеют глобальное время жизни.
Объявления функций, в которых опущена спецификация класса памяти, аналогичны объявлениям со спецификацией класса памяти extern.
Если в объявлении функции специфицирован класс памяти static , то и в ее определении должен быть также указан класс памяти static (это требование не является обязательным для СП ТС).
Объявление функции на внутреннем уровне по смыслу эквивалентно объявлению внешнего уровня, т. е. область действия функции распространяется не до конца блока, а до конца файла.
Область действия функций для различных спецификаций класса памяти рассмотрена подробно в разделе 2.4 "Время жизни и область действия".
Объявление переменной на внешнем уровне
Объявления переменной на внешнем уровне используют спецификации класса памяти static и extern или вообще опускают их. Спецификации класса памяти auto и register не допускаются на внешнем уровне.
Объявления переменных на внешнем уровне—это либо определения переменных, либо объявления, т.е. ссылки на определения, сделанные в другом месте.
Определение внешней переменной—это объявление, которое вызывает выделение памяти для этой переменной и инициализирует ее (явно или неявно). Определение на внешнем уровне может задаваться в следующих различных формах:
1) Переменная может быть определена путем ее объявления со спецификацией класса памяти static . Такая переменная может быть явно инициализирована константным выражением. Если инициализатор отсутствует, то переменная автоматически инициализируется нулевым значением во время компиляции. Таким образом, каждое из объявлений:
static int k = 16;
рассматривается как определение.
2) Переменная может быть определена, если спецификация класса памяти в ее объявлении опущена, и переменная явно инициализируется, например,
Область действия переменной, определенной на внешнем уровне, распространяется от точки, где она определена, до конца исходного файла. Переменная недоступна выше своего определения в том же самом исходном файле. На другие исходные файлы программы область действия переменной распространяется лишь в том случае, если ее определение не содержит спецификации класса памяти static и если в других исходных файлах имеется ее объявление.
Если в объявлении переменной задана спецификация класса памяти static , то в других исходных файлах могут быть определены другие переменные с тем же именем и любым классом памяти. Эти переменные никак не будут связаны между собой, поскольку каждое определение static доступно только в пределах своего исходного файла.
Спецификация класса памяти extern используется для объявления переменной, определенной где-то в другом месте программы. Такие объявления используются в случае, когда нужно распространить на данный исходный файл область действия переменной, определенной в другом исходном файле, либо сделать переменную доступной в том же исходном файле выше ее определения. Область действия переменной распространяется от места объявления до конца исходного файла.
В объявлениях, которые используют спецификацию класса памяти extern , инициализация не допускается, так как они ссылаются на переменные, значения которых определены в другом месте.
Каждая переменная внешнего уровня обязательно должна быть определена один и только один раз в каком-либо из исходных файлов, составляющих программу.
Существует одно исключение из правил, описанных выше. Можно опустить в объявлении переменной на внешнем уровне и спецификацию класса памяти, и инициализатор. Например, объявление int n; будет вполне корректным внешним объявлением. Это объявление имеет различный смысл в зависимости от контекста:
1) Если в каком-то другом исходном файле программы (возможно, в другом исходном файле) есть определение на внешнем уровне переменной с таким же именем, то данное объявление является ссылкой на это определение. В этом случае объявление аналогично объявлению со спецификацией класса памяти extern .
2) Если же такого определения переменной в программе нет, то данное объявление само считается определением переменной. На этапе компоновки программы переменной выделяется память, которая инициализируется нулевым значением. Если в программе имеется более одного объявления переменной с одним и тем же именем, то размер выделяемой памяти будет равен размеру наиболее длинного типа среди всех объявлений этой переменной. Например, если программа содержит два неинициализированных объявления переменной i на внешнем уровне int i; и char i; , то память будет выделена под переменную i типа int .
Примечание. В описании языка Си, данном его разработчиками в [1], отсутствовала ясная трактовка понятий объявления и определения глобальной переменной. Это привело к тому, что различные компиляторы языка Си используют различные схемы разбора подобных ситуаций. Схема разбора, описанная в данном разделе, рассматривает глобальную переменную как общий блок, разделяемый несколькими исходными файлами. Глобальная переменная фактически представляет собой единую область памяти, которая разделяется несколькими исходными файлами, причем в каждом из них переменная может иметь различный тип.
Рекомендуется всегда инициализировать объявления переменных на внешнем уровне в файлах, которые предназначены для помещения в библиотеку. Это повышают вероятность выявления случаев нежелательного совпадения имен внешних переменных в библиотечном файле и пользовательской программе. Если переменная в программе пользователя также инициализирована, то компоновщик обнаружит два инициализированных объявления одной и той же глобальной переменной и сообщит об ошибке.
Возможно наличие в одном исходном файле на внешнем уровне нескольких объявлений переменной с одним и тем же именем. Следующая таблица позволяет определить реакцию компилятора языка Си в различных ситуациях изменения спецификации класса памяти в объявлении. Слово "пусто" в таблице означает ситуацию отсутствия спецификации класса памяти. Очевидно, что компилятор СП MSC строже ограничивает возможность переопределения класса памяти переменной.
· определения - тела выполняемых функций проекта.
5.1 Объявление переменной - задает имя и атрибуты переменной, приводит к выделению для нее памяти, а также может явно или неявно задавать начальное значение:
int x,y; float r=0;
Все переменные в языке Си должны быть явно объявлены перед использованием.
Объявления имеют следующий общий синтаксис:
класс_памяти > знаковость > длина > тип список _ переменных;
Все указания, перечисленные в треугольных скобках, могут быть опущены. Список состоит из одной переменной или имен переменных, перечисленных через запятую.
Класс памяти может принимать следующие значения:
· отсутствует или auto - переменная определена в том блоке < >, в котором описана, и вложенных в него блоках. Определенная вне всех блоков переменная видима до конца файла. Принят по умолчанию в объявлении переменной на внутреннем уровне. Переменные класса auto автоматически не инициализируются. Память отводится в стеке. Как правило, ключевое слово auto опускается.
· static - переменная существует глобально независимо от того, на каком уровне блоков определена. Область действия - до конца файла, в котором она определена. По умолчанию имеет значение 0.
· extern - переменная или функция определена в другом файле, объявление представляет собой ссылку, действующую в рамках одного проекта;
· register - (только для типов данных char и int ) -переменная при возможности хранится в регистре процессора.
Спецификации классов памяти auto и register не допускаются к явному указанию на внешнем уровне.
Знаковость может быть указана только для перечислимых (порядковых) типов, таких как char , int . Знаковость может принимать одно из двух значений:
· signed ( по умолчанию) - переменная со знаком;
· unsigned - переменная без знака.
Длина определена для типов int , float , double :
· short - короткий вариант типа;
· отсутствует - вариант типа по умолчанию;
· long - длинный вариант типа.
Действие этих модификаторов зависит от компилятора и аппаратной платформы. Например, на IBM ‑ PC совместимых компьютерах типы short int и int совпадают и занимают по 2 байта оперативной памяти, long int требует выделения 4 байт.
Базовыми типами данных являются:
· float - вещественный ( плавающий) одинарной точности;
· double - вещественный ( плавающий) двойной точности;
· void - "пустой" тип, имеет специальное назначение. Указание void в объявлении функции означает, что она не возвращает значений, а в списке аргументов объявления функции - что функция не принимает аргументов. Нельзя создавать переменные типа void , но можно указатели.
Переменные любых типов могут быть объявлены в любом месте проекта.
5.2. Объявление функции (описание прототипа) задает ее имя, тип возвращаемого значения и может задавать атрибуты ее формальных параметров. Общий вид объявления следующий:
ТипФункции имя (тип1 параметр1, :, тип N параметр N);
Объявление необходимо для функций, которые описаны ниже по тексту, чем вызваны или описаны в другом файле проекта:
float f1(double t, double v)
// Для этой функции прототип не указан
//f0 определена в другом файле проекта
f 2 (); // Прототип нужен т.к. тело функции
// определено ниже ее вызова
// функции , предполагается int
Функции могут быть объявлены в любом месте проекта. Для подключения функции из другого файла проекта можно использовать:
В примере ниже функция f4() определена во внешнем файле и должна быть доступна к моменту сборки приложения:
extern int f4(int);
Обратите внимание, что если у функции опущен тип, то предполагается int :
5.3 . Объявление типа позволяет создать собственный тип данных. Оно состоит в присвоении имени некоторому базовому или составному типу языка Си. Для типа понятия объявления и определения совпадают.
Первый вид объявления позволяет определить тег (наименование типа) и ассоциированные с тегом элементы структуры, объединения или перечисления . После такого объявления имя типа может быть использовано в объявлениях переменных и функций для ссылки на него:
struct list mylist [20];
Здесь объявлен структурный тип list , а затем описан массив структур типа list с именем mylist , состоящий из 20 элементов.
Второй вид объявления типа использует ключевое слово typedef . Это объявление позволяет присвоить осмысленные имена типам, уже сущ е ствующим в языке или создаваемым пользователем:
typedef float real;
typedef long int integer;
определение существующего типа через typedef имеет вид
typedef старый_тип новый_тип ;
Типы могут быть объявлены в любом месте проекта, но для надежности следует делать их объявления глобальными. Пример ниже показывает особенности, связанные с объявлением типов внутри блока:
typedef unsigned int word;
typedef unsigned long longint;
// действует и вне блока, в котором указан
longint l; //ошибка - тип longint
// определен только внутри функции f()
5.4. Определение функции задает ее тело, которое представляет собой составной оператор (блок), содержащий другие объявления и операторы. Определение функции также задает имя функции, тип возвращаемого значения и атрибуты ее формальных параметров:
int f (int a, int b)
В определении функции допускается указание спецификации класса памяти static или extern , а также модификаторов типа функций pascal , cdecl , interrupt , near , far и huge (см. п. 11 ).
Тип возвращаемого значения, задаваемый в определении функции перед ее именем, должен соответствовать типу возвращаемого значения во всех объявлениях этой функции, если они имеются в программе.
При вызове функции ее выполнение начинается с первого оператора. Функция возвращает управление при выполнении оператора return значение ; , либо когда выполнение доходит до конца тела функции.
В первом случае значение вычисляется, преобразуется к типу возвращаемого значения и возвращается в точку вызова функции. Если оператор return отсутствует или не содержит выражения, то возвращаемое значение функции не определено. Если в этом случае вызывающая функция ожидает возвращаемое значение, то поведение программы непредсказуемо.
Список объявлений формальных параметров функции содержит их описания через запятую. Тело функции (составной оператор) начинается непосредственно после списка. Список параметров может быть пустым, но и в этом случае он должен быть ограничен круглыми скобками. Если функция не имеет аргументов, рекомендуется указать это явно, записав в списке объявлений параметров ключевое слово void .
Формальные параметры могут иметь базовый тип, либо быть структурой, объединением, указател е м или массивом. Указание первой (или единственной) размерности для массива не обязательно. Массив воспринимается как указатель на тип элементов массива.
Параметры могут иметь класс памяти auto ( по умолчанию ) или register . По умолчанию формальный параметр имеет тип int.
Идентификаторы формальных параметров не могут совпадать с именами переме н ных, объявляемых внутри тела функции, но возможно локальное переобъявление формальных параметров внутри вложенных блоков функции.
Тип каждого формального параметра должен соответствовать типу фактического аргумента и типу соответствующего аргумента в прототипе функции, если таковой имеется.
По сл е преобразования все порядковые формальные параметры имеют тип int , а вещественные - тип double .
После последнего идентификатора в списке формальных параметров может быть записана запятая с многоточием (,:) . Это означает, что число параметров функции переменно, однако не меньше, чем следует идентификаторов до многоточия.
Фактический аргумент может быть любым значением базового типа, структурой, объединением или указателем. По умолчанию фактические аргументы передаются по значению. Массивы и функции не могут передаваться как параметры, но могут передаваться указатели на эти объекты. Поэтому массивы и функции передаются по ссылке. Значения фактических аргументов копируются в соответствующие формальные параметры. Функция использует только эти копии, не изменяя сами переменные, с которых копия была сделана.
Возможность доступа из функции не к копиям значений, а к самим переменным обеспечивают указатели (см. п. 7) и параметры‑ссылки (см. п. 5.5).
Стандарт языка не предполагает размещения тела одной функции внутри другой, хотя прототип функции может быть указан внутри другой функции. Т.е., определение функции возможно только вне всех блоков.
Программа на Си должна содержать хотя бы одно определение функции - функции с именем main . Функция main является единственной точкой входа в программу. На весь проект может быть только одна функция с именем main .
Исходный файл может содержать любую целостную комбинацию директив, объявлений и определений. Под целостностью подразумевается, что определения функций, структуры данных либо наборы связанных между собой директив компиляции должны целиком располагаться в одном файле, т. е. не могут начинаться в одном файле, а продолжаться в другом.
Исходный файл не обязательно содержит выполняемые операторы. Обычно удобно размещать объявления переменных, типов и функций в файлах типа *. h , а в других файлах использовать эти объекты путем их определения. Подключение заголовочного файла *.h выполняется директивой
предполагающей поиск заголовочного файла в текущей папке проекта.
предназначена для подключения стандартных заголовочных файлов и ищет их в папках, указанных в настройке Include directories компилятора.
Функция main также может иметь формальные параметры. Значения формальных параметров main могут быть получены извне - из командной строки при вызове программы и из таблицы контекста операционной системы. Таблица контекста заполняется системными командами SET и PATH:
int main (int argc, char *argv[], char *envp [])
Доступ к первому аргументу, переданному программе, можно осуществить с помощью выражения argv[ 1 ] , к последнему аргументу - argv[argc-1] . Аргумент argv[0] содержит строку вызова самого приложения.
Параметр envp представляет собой указатель на массив строк, определяющих системное окружение, т.е. среду выполнения программы. Стандартные библиотечные функции g etenv и putenv (библиотека stdlib.h ) позволяют организовать удобный доступ к таблице окружения.
Существует еще один способ передачи аргументов функции main - при запуске программы как независимого подпроцесса из другой программы, также написанной на Си (функции семейства ехес и spawn , бибилиотека process.h ) .
Пример ниже представляет собой законченную программу на Си, состоящую из трех функций.
Различают два вида объектов: глобальные и локальные.
Объекты с глобальным временем жизни существуют и имеют значение на протяжении всего времени исполнения программы.
Если переменная описана вне всяких блоков, то она считается глобальной. Это описание на так называемом внешнем уровне.
Блок- это описание функции, составная команда, либо часть программы, заключенная в фигурные скобки
Блоки могут быть вложенными:
это вложенный блок
Переменные, описанные внутри некоторого блока, являются локальными. При каждом входе в блок им выделяется новая область памяти, а при выходе из блока память освобождается и значение переменной, следовательно, теряется. Локальные объекты видны с момента их описания до конца блока.
Если при выходе из блока нужно сохранить значение переменной, то ее следует описать как статическую в данном блоке, например:
Глобальные объекты видны с момента их описания до конца файла всем функциям (блокам).
Если имя локального объекта (переменной) совпадает с именем глобального объекта, то локальный объект маскирует глобальный в этом блоке.
Область действия меток - функция, в которой метка используется.
Пример 9.1: Область видимости переменных.
printf(“k = %d \n”, k); // Результат: k = 1
//1-й вложенный блок
printf(“ k = %d \t m = %d \n”, k, m); // Результат: k =2, m = 5
//2-й вложенный блок
printf(“ k = %d \t m = %d \n”, k, m); // Результат: k=0, m=5
printf(“ k = %d \n”, k); // Результат: k=2
printf(“ k = %d \n”, k); // Результат:k=1
В приведенной программе четыре уровня видимости:
1) внешний уровень;
2) тело функции main();
3) 1-й вложенный блок;
4) 2-й вложенный блок
Внешний уровень – уровень файла. Объект внешнего уровня виден “всем в файле”. Время его жизни – глобальное. На локальном уровне внешний объект может быть переопределен.
Описатели классов памяти
Различают два класса объектов: глобальные и локальные, но используют четыре описателя классов: extern, static, auto и register. Назначение и применение их приведено в табл. 9.1
| Класс памяти | Ключевое слово | Время действия | Область действия |
| 1. Автоматический | auto | временно | локальная |
| 2. Регистровый | register | временно | локальная |
| 3. Статический | static | постоянно | локальная |
| 4. Внешний | extern | постоянно | глобальная (все файлы) |
| 5.Внешний статический | static | постоянно | глобальная (один файл) |
Классы 1, 2 и 3 описываются внутри функций; Классы 4 и 5 описываются вне функций.
По умолчанию (без спецификаторов класса памяти) переменные, описанные внутри функции, являются автоматическими. Переменные, описанные вне функций по умолчанию - глобальные.
Класс памяти extern указывает, что глобальная переменная описана где-то в другом месте (в этом или другом файле). Таким образом, описатель extern позволяет только сослаться на описание, сделанное в другом месте.
Для того, чтобы описание extern было корректным, необходимо чтобы описание самой переменной существовало только один раз в любом из файлов, образующих текст программы, например:
Файл 1 файл 2 файл 3
float p=0.33; extern float p; extern float p;
Замечание: Описание вида: extern тип имя_ переменной = значение; недопустимо.
Если переменная внутри функции имеет класс памяти extern, то она может быть описана только после описания этой функции, например:
6 func_1() func_1()
k = k+2 extern int k;
Ошибка состоит в том, что область видимости переменной начинается с точки ее описания.
Глобальные переменные могут быть инициализированы:
явно: int k = 10; static float a = 20.52;
неявно int k; static float a;
При неявной инициализации переменным присваиваются нулевые значения.
Класс памяти static на внешнем уровне маскирует описание переменных внутри файла, в котором они описаны. Другим файлам они не недоступны.
Класс памяти register предполагает хранение переменной во внутреннем регистре процессора. Время жизни и область видимости регистровой переменной такая же, как и у автоматической. Если компилятор не может разместить эту переменную в регистре, то она трактуется как автоматическая. По умолчанию значение регистровых переменных не определено.
К регистровой переменной нельзя применить операцию & - определение адреса. Их нельзя описывать на внешнем уровне.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Класс памяти переменной (англ. Storage class ) — понятие в некоторых языках программирования. Он определяет область видимости переменной, а также как долго переменная находится в памяти.
Классы памяти в C и C++
Переменная в этих языках должна принадлежать ровно к одному классу памяти, что указывается с помощью ключевого слова, который пишется перед типом переменной.
Класс памяти можно не указывать, тогда действуют следующие умолчания:
- переменные, описанные внутри функции или блока, считаются локальными (auto)
- переменные, описанные вне всех функций, считаются внешними.
- функции считаются внешними.
Статическая переменная, описанная вне любой функции, становится внешней статической. Разница между внешней переменной и внешней статической переменной заключается в области их действия. Обычная внешняя переменная может использоваться функциями в любом файле, а внешняя статическая переменная может использоваться только функциями того же самого файла, причем после определения переменной.
OpenMP
Для обеспечения параллельного исполнения потоков в OpenMP предусмотрено 2 класса переменных: shared (общие, синхронизируемые) и private (локальные для каждого потока).
Ссылки
- Проставить интервики в рамках проекта Интервики.
- Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
- Добавить иллюстрации.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Класс памяти" в других словарях:
класс памяти — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN storage class … Справочник технического переводчика
КЛАСС ГОЛОВОНОГИЕ (CEPHALOPODA) — Головоногие самые необычные, крупные, хищные и самые совершенные из моллюсков. Головоногие достигли высокой степени развития. Это своего рода приматы среди беспозвоночных обитателей моря. Внешне, на первый взгляд, головоногие… … Биологическая энциклопедия
Класс сложности — В теории алгоритмов классами сложности называются множества вычислительных задач, примерно одинаковых по сложности вычисления. Говоря более узко, классы сложности это множества предикатов (функций, получающих на вход слово и возвращающих ответ 0… … Википедия
Класс (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Класс. Класс в программировании набор методов и функций. Другие абстрактные типы данных метаклассы, интерфейсы, структуры, перечисления характеризуются какими то своими, другими… … Википедия
Класс L — Это статья о классах языков для детерминированной машины Тьюринга. Статья о unix утилите называется множество языков, разрешимых на детерминированной машине Тьюринга с использованием O(log(n)) дополнительной памяти для входа длинной n. Класс… … Википедия
Класс NL — Это статья о классах языков для детерминированной машины Тьюринга. Статья о unix утилите называется множество языков, разрешимых на детерминированной машине Тьюринга с использованием O(log(n)) дополнительной памяти для входа длинной n. Класс… … Википедия
Рабочий класс — основная производительная сила современного общества, главная движущая сила исторического процесса перехода от капитализма к социализму и коммунизму. Общественное положение Р. к. при капитализме коренным образом отличается от его… … Большая советская энциклопедия
сплавы с эффектом памяти формы (ЭПФ) — [shape memory alloys] новый класс металлических материалов, эксплуатационные свойства которых определяются способностью восстанавливать свою додеформационную форму в результате нагрева выше температуры обратного мартенситного превращения (Смотри… … Энциклопедический словарь по металлургии
Переменная (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Переменная. Переменная в императивном программировании поименованная, либо адресуемая иным способом область памяти, адрес которой можно использовать для осуществления доступа к данным.… … Википедия
Семантическая сеть (модель) — – класс теоретических моделей структуры человеческой долговременной памяти. В таких моделях считается, что информация хранится в форме слов, понятий или предложений как независимых единиц, объединённых определёнными связями или отношениями.… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
Читайте также: