本课函数或块内定义的普通局部对象具有自动存储期（automatic storage duration）。对本例而言，每次调用 run_once 都会产生该次调用的 local_calls；离开它所在的块时，这个对象的生命周期结束。下一次调用得到新的对象生命周期，而不是继续使用上一次的对象。[1]

这是 C 语言层的时间规则。局部对象常被实现到运行时栈中，但语言规则不保证它必须位于某个物理“栈地址”，优化也可能改变实际分配方式。[1]

4.3 静态存储期
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本课在所有函数外定义的 program_calls 具有静态存储期（static storage duration）：它在整个程序执行期间存在。连续调用函数时，同一个对象仍然存活，所以前一次写入的值可被下一次调用继续读取。[2]

这里不展开 static 关键字、文件内外可见性、链接或初始化顺序。示例中的文件作用域定义只用于建立生命周期对照。

5. 关键术语与直观模型
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术语	直观问题	本课答案
存储期	对象存在多久	由声明位置等语言规则决定
自动存储期	每次进入块是否是新对象	是；离开块后该次对象结束
静态存储期	是否贯穿程序执行	是
作用域（scope）	名字能在哪里直接写出来	是源码可见范围，不是对象存在时间
悬空指针（dangling pointer）	旧地址还指向有效对象吗	否；所指对象生命周期已结束

作用域管“名字在哪里可见”，存储期管“对象何时存在”。两者相关但不能互相替代：看到一个名字离开可见区域，不能据此编造物理内存变化；保存了一个地址，也不能据此延长对象生命周期。

6. 从输入到结果的完整流程
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程序开始后，文件作用域对象 program_calls 在整个执行期间存在，程序持有它。
main 第一次调用 run_once。
run_once 定义并持有本次调用的自动对象 local_calls，从 0U 加到 1U；同时把长期存在的 program_calls 从 0U 加到 1U。
run_once 按值返回 local_calls 的数值，然后返回；该次 local_calls 生命周期结束，返回的整数副本仍可使用。
第二次调用产生新的 local_calls，所以局部结果再次是 1U；同一个 program_calls 则累加为 2U。
main 检查结果应为局部 1, 1，程序级 1, 2。

对象定义者同时是持有者：每次 run_once 调用持有自己的 local_calls，程序静态存储持有 program_calls。正常示例不传递对象地址，也没有依赖注入者、板级对象或硬件对象。调用流是 main -> run_once -> main。

7. 嵌入式系统中的对应位置
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可迁移规则仍是先检查对象生命周期，再保存或传递地址。以后驱动或回调需要长期保存某个地址时，必须确认所指对象活得足够久；不能保存一次短暂函数调用中的局部对象地址。

F4、F7、H5、H7 的具体内存区域、启动过程、寄存器和工具链代码生成均未在本课核对。本课不把“自动存储期”直接等同于某段 RAM，也不把“静态存储期”直接等同于某个链接区段。Arm 的 C/C++ 编译器指南与 STM32CubeIDE 手册都是工具链资料，不能替代 C 对象生命周期规则。[3][4]

8. 主机实验与硬件迁移边界
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这里的 program_calls 是 Host Fake（主机替身）中的长期存在对象，只用于和短期局部对象对照。实验能验证受控程序输出与调用流程，不能证明 MCU 内存布局、启动代码、硬件时序或寄存器行为。

没有开发板、构建日志、测量或上板记录，因此本课 hardware_verified=false。代码是待学习者执行的主机示例，也是“示例，待上板验证”。

9. 最小代码示例
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#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

uint32_t program_calls = 0U;

uint32_t run_once(void)
{
    uint32_t local_calls = 0U;

    local_calls += 1U;
    program_calls += 1U;
    return local_calls;
}

int main(void)
{
    uint32_t first_local = run_once();
    uint32_t first_program = program_calls;
    uint32_t second_local = run_once();
    uint32_t second_program = program_calls;

    printf("local: %u, %u\n",
           (unsigned int)first_local,
           (unsigned int)second_local);
    printf("program: %u, %u\n",
           (unsigned int)first_program,
           (unsigned int)second_program);

    if ((first_local != 1U) || (second_local != 1U) ||
        (first_program != 1U) || (second_program != 2U)) {
        puts("FAIL");
        return 1;
    }

    puts("PASS");
    return 0;
}

这是应用逻辑层的单文件示例，依赖方向为 示例程序 -> C 标准头文件与主机 C 库。没有动态内存；公开的计数函数使用固定宽度整数。local_calls 生命周期只覆盖一次调用，program_calls 生命周期覆盖整个程序执行。

10. 常见错误
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以下片段只用于阅读或静态诊断，不得放进正常运行路径：

#include <stdint.h>

uint32_t *bad_address(void)
{
    uint32_t local_value = 7U;
    return &local_value;
}

bad_address 返回时，local_value 的生命周期结束，返回值成为悬空指针。调用者不得解引用它。编译器可能给出警告，但警告不是唯一安全机制，也不保证不同编译器具有相同诊断。

其他常见错误：

认为保存地址就能延长对象生命周期。
认为第二次调用会沿用上一次的普通局部对象。
把按值返回的整数副本误认为返回局部对象本身。
把自动存储期硬说成“必定位于栈”，或从静态存储期猜测芯片地址。
故意解引用悬空指针并把某次输出当成规律。

11. 调试观察点
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在 run_once 入口观察 local_calls 每次都由受控初值 0U 开始。
在函数返回前观察 local_calls == 1U、program_calls 依次为 1U 和 2U。
返回后只观察 main 收到的整数副本，不尝试寻找或读取已经结束的局部对象。
若查看地址或汇编，只记录当前编译器的实际现象，不把它提升为 C 语言或 STM32 的普遍保证。

12. 实战实验
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把第 9 节保存为 main.c，在装有 GCC 的 Windows PowerShell 中执行：

gcc -std=c11 -Wall -Wextra -pedantic main.c -o lesson.exe
.\lesson.exe
$LASTEXITCODE

预期可观察结果：

local: 1, 1
program: 1, 2
PASS

退出状态应为 0。请记录编译器版本、完整命令、输出和时间；课程文件本身不代表已经执行成功。若找不到 gcc，先确认工具是否安装及 PATH 是否包含其目录。若结果不同，从四个受控初值和每次调用后的变量值开始检查，不要用危险片段制造“现象”。

13. 自检题
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存储期解决什么问题？
local_calls 和 program_calls 分别在哪里定义、由谁持有、何时结束生命周期？
为什么两次局部结果都是 1U，程序级结果却是 1U、2U？
作用域和存储期分别回答什么问题？
为什么 bad_address 的返回值不能解引用？

14. 面试题
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问：函数能否返回局部对象的地址？为什么？

答题要点：语法上可以写出这种返回，但普通局部对象具有自动存储期；函数离开对应块后，其生命周期结束。返回的旧地址不能延长生命周期，调用者解引用它会产生未定义行为。应改为按值返回结果，或让调用者提供一个在使用期间仍存活的对象；后者只点到为止，不在本课展开架构设计。

15. 延伸思考
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如果只把 local_calls 的数值按值返回，为什么调用者仍能安全使用这个结果？
将来某模块需要长期保存地址时，你会先向对象拥有者确认哪两个时间点？
具体 MCU 上的地址分区为什么必须等待启动、链接与器件资料课程再判断？

16. 本节总结
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对象的存储期决定其生命周期。普通局部对象通常在每次进入块时开始一次新生命周期，离开块后结束；文件作用域对象具有贯穿程序执行的静态存储期。地址只是定位手段，不拥有对象，也不能延长对象生命周期。

17. 下一步
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先完成主机实验并回答自检题。课程生成本身不表示已掌握，也不会更新 completed 或 mastery（掌握度）。下一主题应由后续计划决定，本课不提前引入链接规则。

18. 参考资料
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GNU Project, GNU C Language Manual: Local Variables，手册说明其覆盖约 2017 年的 GNU C；核对位置：20.5；访问日期：2026-09-26。支撑局部自动对象的存储边界，并提醒实际分配可受优化影响。
GNU Project, GNU C Language Manual: File-Scope Variables，手册说明其覆盖约 2017 年的 GNU C；核对位置：20.6；访问日期：2026-09-26。支撑文件作用域对象的长期存储与初始化概述；本课不采用其链接分类作为教学内容。
Arm, Arm C/C++ Compiler Developer and Reference Guide, document 101458，当前网页版本发布日期：2024-04-04；访问日期：2026-09-26。只支撑 Arm 编译器资料的工具链边界；本课不据此声称具体语言模式、代码生成或 STM32 存储布局。
STMicroelectronics, STM32CubeIDE user guide, UM2609 Rev 18, June 2026，访问日期：2026-09-26。核对 PDF 标题、官方作者、日期及 C/C++ 开发工具定位；只支撑工具环境和硬件迁移边界，不支撑 C 对象生命周期语义。