内存区域：栈、全局区和静态区

先看三个变量：

c 复制代码

#include <stdio.h>

int global_value = 10;

void test(void)
{
    int local_value = 20;
    static int static_value = 30;

    printf("%d\n", global_value);
    printf("%d\n", local_value);
    printf("%d\n", static_value);
}

int main(void)
{
    test();

    return 0;
}

它们虽然都是 int，但通常存放在不同的内存区域。

局部变量通常放在栈中

c 复制代码

int local_value = 20;

普通局部变量通常存放在"栈"中。

函数被调用时，系统为它准备一块栈空间，用于保存：

局部变量；
函数参数；
函数返回位置；
一部分临时计算数据。
函数结束后，这部分栈空间可以被后续函数重复使用。

全局变量在整个程序运行期间存在

c 复制代码

int global_value = 10;

全局变量从程序开始运行，一直存在到程序结束。

它不会因为某个函数执行完毕而消失。

static变量也在整个程序运行期间存在

c 复制代码

static int static_value = 30;

虽然它只能在 test 函数中通过名字访问，但它占用的内存在整个程序运行期间一直存在。

所以：

普通局部变量

作用域：函数内部

生命周期：本次函数调用

static局部变量

作用域：函数内部

生命周期：整个程序

全局变量

作用域：通常可以被多个函数访问

生命周期：整个程序

为什么算法要特别关注栈？

下面的数组：

c 复制代码

float data[10000];

一个 float 占 4 字节，所以这个数组占：

10000 × 4 = 40000字节

也就是大约 40 KB。

如果它是普通局部变量：

c 复制代码

void process(void)
{
    float data[10000];
}

它通常会占用函数所在任务的栈。

在电脑程序中可能暂时没有问题，但在 MCU 和 FreeRTOS 中，每个任务的栈可能只有几 KB。40 KB 的局部数组很容易造成栈溢出。

栈溢出可能表现为：

程序突然跑飞；
MCU进入 HardFault；
变量莫名其妙发生变化；
程序复位；
调试时行为不稳定。
因此大型雷达数组通常不会直接定义成大型局部变量，而会使用全局或静态数组，例如：

c 复制代码

static float radar_buffer[10000];

或者

c 复制代码

float radar_buffer[10000];

这样它们不会占用函数的临时栈空间。

其中：float data $10000$ 和float radar_buffer $10000$ 的区别

情况一：都写在函数内部

c 复制代码

void process(void)
{
    float data[10000];
    float radar_buffer[10000];
}

这两个都是普通局部数组，通常都放在栈中：

c 复制代码

data          → 40000字节栈空间
radar_buffer  → 40000字节栈空间
总计          → 80000字节栈空间

在这种情况下，两者确实没有区别，只是名字不同。

情况二：写在所有函数外面

c 复制代码

float radar_buffer[10000];

void process(void)
{
    float data[10000];
}

这时不同：

c 复制代码

float radar_buffer[10000];

在函数外定义，是全局数组。它在整个程序运行期间一直存在，不占用 process 函数的栈。

而：

c 复制代码

float data[10000];

定义在函数内部，是普通局部数组，通常占用函数的栈。

可以理解成：

c 复制代码

全局区域：
radar_buffer[10000]  约40000字节

process函数的栈：
data[10000]          约40000字节

情况三：函数内部加static

c 复制代码

void process(void)
{
    static float radar_buffer[10000];
}

它虽然写在函数内部，但因为有 static，不会放在普通局部变量的栈空间中。

它的特点是：

只能在process函数中通过名字访问
整个程序运行期间一直存在
不随函数结束而消失
通常不占用任务栈

关于局部变量、全局变量和 static 变量在没有手动赋值时，行为也有所不同：

如下代码：

c 复制代码

#include <stdio.h>

int global_value;
static int file_static_value;

void test(void)
{
    int local_value;
    static int local_static_value;

    printf("global_value = %d\n", global_value);
    printf("file_static_value = %d\n", file_static_value);
    printf("local_static_value = %d\n", local_static_value);

    /*
    不要直接读取local_value，
    因为它还没有被初始化。
    */
}

int main(void)
{
    test();

    return 0;
}

全局变量自动初始化为0

c 复制代码

int global_value;

没有手动赋值，但程序启动时会自动初始化为：0

static变量自动初始化为0

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static int file_static_value;

以及：

c 复制代码

static int local_static_value;

没有手动赋值时，也会自动初始化为：0

普通局部变量不会自动初始化,它刚创建时的内容是不确定的，不能假设它是 0。

错误用法：

c 复制代码

int local_value;

printf("%d\n", local_value);

它可能表现为：

打印一个随机数；
不同编译设置下结果不同；
Debug 和 Release 结果不同；
引发难以定位的问题。

正确做法：

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int local_value = 0;

数组也是一样。

普通局部数组：float data[100];

内容未初始化，不能直接当成全零数组使用。

如果希望初始化为零，可以写：float data[100] = {0};

静态数组：static float radar_buffer[100];

如果没有手动初始化，它会在程序启动时自动清零。

全局数组：float radar_buffer[100];

没有手动初始化时也会自动清零。