變量的作用域

引入問題

我們在函數設計的過程中，經常要考慮對于參數的設計，換句話說，我們需要考慮函數需要幾個參數，需要什么類型的參數，但我們并沒有考慮函數是否需要提供參數，如果說函數可以訪問到已定義的數據，則就不需要提供函數形參。

那么我們到底要不要提供函數形參，取決于什么？答案就是變量的作用域（如果函數在變量的作用域范圍內，則函數可以直接訪問數據，無需提供形參）

變量作用域

**概念：**變量的作用范圍，也就是說變量在什么范圍有效。

變量的分類

根據變量的作用域不同，變量可以分為：

• 全局變量

  說明：定義在函數之外，也稱之為外部變量或者全程變量。

  作用域：從全局變量定義到本源文件結束。

  初始值：整型和浮點型，默認值是0；字符型，默認值是\0；指針型，默認值NULL

  舉例：

   int num1;  // 全局變量，num1能被fun1、fun2、main共同訪問void fun1(){}int num2;  // 全局變量，num2能被fun2、main共同訪問void fun2(){}void main(){}int num3;  // 全局變量，不能被任何函數訪問
  

• 局部變量

  說明	作用域	初始值
  形式參數（形參）	函數作用域	隨機值，需要手動賦初值
  函數內定義的變量	函數作用域	隨機值，需要手動賦初值
  復合語句中定義的變量	塊作用域	隨機值，需要手動賦初值
  for循環表達式1定義的變量	塊作用域	隨機值，需要手動賦初值

  舉例：

   // a,b就是形式參數（局部變量）int add(int a, int b){return a + b;}int add2(int a, int b){// z就是函數內定義的變量（局部變量）int z = a + b;return z;}int list(int arr[], int len){// i就是for循環表達式1的變量（局部變量）for(int i = 0; i < len; i++){// num就是復合語句中定義的變量（局部變量）int num = arr[i];}}
  

  使用全局變量的優缺點：

  優點：

  1. 利用全局變量可以實現一個函數對外輸出的多個結果數據。
  2. 利用全局變量可以減少函數形參的個數，從而降低內存消耗，以及因為形參傳遞帶來的時間消耗。

  缺點：

  1. 全局變量在程序的整個運行期間，始終占據內存空間，會引起資源消耗。
  2. 過多的全局變量會引起程序的混亂，操作程序結果錯誤。
  3. 降低程序的通用性，特別是當我們進行函數移植時，不僅僅要移植函數，還要考慮全局變量。
  4. 違反了“高內聚，低耦合”的程序設計原則。

  總結：

  ? 我們發現弊大于利，建議盡量減少對全局變量的使用，函數之間要產生聯系，僅通過實參+形參的方式產生聯系。

作用域舉例

注意：

如果全局變量和局部變量同名，程序執行的時候，就近原則（區分作用域）

 int a = 10;  // 全局變量  全局作用域int main(){int a = 20;  // 局部變量  函數作用域printf("%d\n", a); // 20 就近原則for (int a = 0; a < 5; a++)  // 局部變量 塊作用域{printf("%d", a); // 0 1 2 3 4  就近原則}printf("%d\n",a);  // 20 就近原則}

變量的生命周期

定義

**概念：**變量在程序運行中的存在時間（內存申請到內存釋放的時間）

根據變量存在的時間不同，變量可分為靜態存儲方式和動態存儲方式

變量的存儲類型

語法：

 變量的完整定義格式： [存儲類型] 數據類型 變量列表;

存儲類型：

• auto

  auto存儲類型只能修飾局部變量，被auto修飾的局部變量是存儲在動態存儲區（棧區和堆區）的。auto也是局部變量默認的存儲類型。

   int main(){int a;int b;// 以下寫法等價于上面寫法auto int a;auto int b;int a,b;// 以下寫法等價于上面寫法auto int a,b;}
  

• static

  **修飾局部變量：**局部變量會被存儲在靜態存儲區。局部變量的生命周期被延長。但是作用域不發生改變，不推薦

  **修飾全局變量：**全局變量的生命周期不變，但是作用域衰減，一般限制全局變量只能在本源文件內訪問，其他文件不可訪問。

  **修飾函數：**被static修飾的函數，只能被當前文件訪問,其他引用該文件的文件是無法訪問的,有點類似于java中private

• extern

  外部存儲類型：只能修飾全局變量，此全局變量可以被其他文件訪問，相當于擴展了全局變量的作用域。

  extern修飾外部變量，往往是外部變量進行聲明，聲明該變量是在外部文件中定義的。起到一個標識作用。函數同理。

  demo01.c

   #include "demo01.h"int fun_a = 10;int fun1(){..}
  

  demo02.c

   #include "demo01.h"// 聲明訪問的外部文件的變量extern int fun_a;// 聲明訪問的外部文件的函數extern int fun1();int fun2();
  

• register

  寄存器存儲類型：只能修飾局部變量，用register修飾的局部變量會直接存儲到CPU的寄存器中，往往將循環變量設置為寄存器存儲類型（提高讀的效率）

   for (register int i = 0; i < 10; i++){...}
  

static關鍵字的作用

1. static修飾局部變量，延長其生命周期，但不影響局部變量的作用域。
2. static修飾全局變量，不影響全局變量的生命周期，會限制全局變量的作用域僅限本文件內使用(私有化)；
3. static修飾函數：此函數就稱為內部函數，僅限本文件內調用（私有化）。static int funa(){..}

內部函數和外部函數

• 內部函數：使用static修飾的函數，稱作內部函數，內部函數只能在當前文件中調用。
• 外部函數：使用extern修飾的函數，稱作外部函數，extern是默認的，可以不寫（區分編譯環境），也就是說本質上我們所寫的函數基本上都是外部函數，建議外部函數在被其他文件調用的時候，在其他文件中聲明的時候，加上extern關鍵字，主要是提高代碼的可讀性。