C++中全局變量和局部變量的區別

在C++（以及其他編程語言）中，變量的作用域和生命周期是兩個非常重要的概念。全局變量和局部變量在作用域和生命周期上有顯著的區別。下面我將詳細講解全局變量和局部變量的區別，并通過代碼示例來幫助理解。

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一、全局變量

定義

全局變量是在函數外部定義的變量，它們的作用域從定義處開始，直到程序結束。全局變量在整個程序中都可以訪問，除非被局部變量遮蔽。

生命周期

全局變量的生命周期從程序啟動開始，直到程序結束。它們在程序的整個運行期間都存在。

存儲位置

全局變量存儲在全局數據區（Global Data Segment）中。

代碼示例

#include <iostream>
using namespace std;// 全局變量
int globalVar = 10;void printGlobalVar() {cout << "Global variable: " << globalVar << endl;
}int main() {printGlobalVar(); // 訪問全局變量globalVar = 20;   // 修改全局變量printGlobalVar(); // 再次訪問全局變量return 0;
}

輸出

Global variable: 10
Global variable: 20

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二、局部變量

定義

局部變量是在函數內部定義的變量，它們的作用域僅限于定義它們的函數。局部變量在函數調用時創建，在函數返回時銷毀。

生命周期

局部變量的生命周期僅限于函數調用期間。每次函數調用時，局部變量都會被重新創建，函數返回時局部變量會被銷毀。

存儲位置

局部變量通常存儲在棧（Stack）中。

代碼示例

#include <iostream>
using namespace std;void printLocalVar() {int localVar = 10; // 局部變量cout << "Local variable: " << localVar << endl;
}int main() {printLocalVar(); // 訪問局部變量// localVar = 20; // 錯誤：局部變量在函數外部不可訪問return 0;
}

輸出

Local variable: 10

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三、全局變量和局部變量的區別

作用域

• 全局變量：從定義處開始，直到程序結束，整個程序都可以訪問。
• 局部變量：僅在定義它們的函數內部有效，函數外部無法訪問。

生命周期

• 全局變量：從程序啟動到程序結束，整個運行期間都存在。
• 局部變量：僅在函數調用期間存在，函數返回時被銷毀。

存儲位置

• 全局變量：存儲在全局數據區。
• 局部變量：存儲在棧中。

初始化

• 全局變量：如果未顯式初始化，會被自動初始化為0。
• 局部變量：如果未顯式初始化，其值是未定義的（垃圾值）。

代碼示例

#include <iostream>
using namespace std;// 全局變量
int globalVar;void printGlobalVar() {cout << "Global variable (initially): " << globalVar << endl;globalVar = 10; // 修改全局變量cout << "Global variable (after modification): " << globalVar << endl;
}void printLocalVar() {int localVar; // 未初始化，值是未定義的cout << "Local variable (uninitialized): " << localVar << endl;localVar = 20; // 初始化局部變量cout << "Local variable (initialized): " << localVar << endl;
}int main() {printGlobalVar(); // 訪問和修改全局變量printLocalVar();  // 訪問和初始化局部變量return 0;
}

輸出

Global variable (initially): 0
Global variable (after modification): 10
Local variable (uninitialized): [垃圾值]
Local variable (initialized): 20

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四、注意事項

1. 變量遮蔽（Shadowing）：

   • 如果局部變量與全局變量同名，局部變量會遮蔽全局變量。在函數內部，訪問的將是局部變量。
   • 如果需要訪問被遮蔽的全局變量，可以使用 :: 作用域解析運算符。
   • 代碼示例：

     #include <iostream>
     using namespace std;int globalVar = 10;void printVar() {int localVar = 20; // 局部變量cout << "Local variable: " << localVar << endl;cout << "Global variable: " << ::globalVar << endl; // 使用 :: 訪問全局變量
     }int main() {printVar();return 0;
     }
     

     輸出：

     Local variable: 20
     Global variable: 10
     

2. 全局變量的使用：

   • 全局變量雖然方便，但過度使用會導致代碼難以維護和調試。盡量減少全局變量的使用，優先使用局部變量和函數參數傳遞數據。

3. 局部變量的初始化：

   • 始終初始化局部變量，避免使用未初始化的變量，這可能會導致未定義行為。