在 C 语言中，变量声明是为变量分配内存和指定属性的过程。变量声明可以分为 局部变量 和 全局变量，而关键字（如 `static`、`extern` 等）在不同情况下也会影响变量的作用范围和生命周期。下面从不同的角度系统地介绍变量声明。
1. 变量的分类
1.1 局部变量
- 局部变量是在函数或代码块内部定义的变量。
- 作用域：只在定义它的函数或代码块中可见。
- 生命周期：局部变量的生命周期在该函数或代码块执行时开始，当执行结束后，变量即被释放。
void exampleFunction() {
int localVar = 10; // 局部变量
// localVar 只能在 exampleFunction 中访问
}
1.2 全局变量
- 全局变量是在所有函数之外定义的变量。
- 作用域：对所有函数可见。
- 生命周期：从程序开始执行到程序结束。
int globalVar = 5; // 全局变量
void exampleFunction() {
globalVar++; // 所有函数中都可以访问和修改 globalVar
}
2. 关键字的作用
2.1 `static` 关键字
- 局部 static 变量：在函数内声明的 `static` 变量。它的作用范围仅限于所在的函数，但生命周期贯穿整个程序的执行过程。这种变量在函数调用之间会保留上一次的值。
void counter() {
static int count = 0; // 静态局部变量
count++;
printf("%d\n", count);
}
- 全局 static 变量：在函数外声明的 `static` 变量，即静态全局变量。它的作用范围仅限于定义它的源文件（`.c` 文件），不会被其他文件访问到。这样可以避免变量在其他文件中被误用。
// file1.c
static int file1Counter = 0; // 静态全局变量，仅 file1.c 可见
2.2 `extern` 关键字
- 用于声明一个全局变量在其他文件中定义。
- `extern` 声明不会分配内存，只是告诉编译器该变量的定义在其他文件中，这样多个文件可以共享同一个全局变量。
// file1.c
int sharedVar = 10; // 在 file1.c 中定义
// file2.c
extern int sharedVar; // 引用 file1.c 中的变量
2.3 `const` 关键字
- `const` 表示该变量的值不可更改，是一个只读变量。可以搭配全局变量和局部变量使用。
const int maxLimit = 100; // 只读变量
2.4 `volatile` 关键字
- `volatile` 用于告知编译器该变量可能会被程序外部修改，因此编译器不应对该变量进行优化。通常用于硬件寄存器和多线程变量中。
volatile int statusRegister; // 防止编译器优化
3. 数据类型与宽度限定
在 C 语言中，通常会使用标准数据类型，但在嵌入式编程或需要控制数据宽度时，会用到固定宽度的类型。
3.1 标准数据类型
- `int`、`char`、`float` 等基础数据类型。
- `unsigned` 与 `signed` 可以和整数类型组合，`unsigned` 表示无符号类型（只取正数和零），`signed` 表示带符号类型。
unsigned int positiveNum = 100;
signed int anyNum = -50;
3.2 标准宽度整数类型
这些类型在 `stdint.h` 中定义，保证数据在不同平台上宽度一致。常见的有：
- `uint8_t`、`int8_t`：8 位无符号/有符号整数。
- `uint16_t`、`int16_t`：16 位无符号/有符号整数。
- `uint32_t`、`int32_t`：32 位无符号/有符号整数。
- `uint64_t`、`int64_t`：64 位无符号/有符号整数。
#include
uint32_t data = 4294967295; // 32 位无符号整数
4. 常见的变量声明场景
4.1 文件间共享全局变量
在一个文件中定义全局变量，并在头文件中用 `extern` 声明，以便其他文件可以访问该变量。
- 定义文件（如 `file1.c`）：
int sharedData = 0; // 定义全局变量
- 头文件（如 `file1.h`）：
extern int sharedData; // 声明全局变量
- 使用文件（如 `file2.c`）：
#include "file1.h"
void useData() {
sharedData++; // 使用共享变量
}
4.2 模块私有全局变量
如果只希望全局变量在当前文件中可见，可以使用 `static` 声明，使其不会影响到其他文件。
// file1.c
static int privateData = 100; // 模块私有变量
5. 变量声明的生命周期
- 自动变量：在函数中声明的局部变量，函数结束时自动销毁。
- 静态变量：`static` 变量的生命周期贯穿程序始终，只有作用域不同。
- 全局变量：生命周期贯穿整个程序，在程序结束时销毁。
6. 注意事项
- 初始化：全局变量和 `static` 变量会被自动初始化为零，而局部变量不会自动初始化，使用前需手动初始化。
- 命名冲突：避免在多个文件中定义同名全局变量。使用 `static` 或 `extern` 管理全局变量的可见性可以避免冲突。
- 作用域管理：尽量限制变量的作用域，使用 `static` 限制全局变量，减少潜在的错误和命名冲突。