全局變量與局部變量的區別(轉)

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一、變量的分類 變量可以分為：全局變量、靜態全局變量、靜態局部變量和局部變量。

按存儲區域分，全局變量、靜態全局變量和靜態局部變量都存放在內存的靜態存儲區域，局部變量存放在內存的棧區。
按作用域分，全局變量在整個工程文件內都有效；靜態全局變量只在定義它的文件內有效；靜態局部變量只在定義它的函數內有效，只是程序僅分配一次內存，函數返回后，該變量不會消失；局部變量在定義它的函數內有效，但是函數返回后失效。
全局變量和靜態變量如果沒有手工初始化，則由編譯器初始化為0。局部變量的值不可知。

靜態全局變量，只本文件可以用。

全局變量是沒有定義存儲類型的外部變量,其作用域是從定義點到程序結束.省略了存儲類型符,系統將默認為是自動型.

靜態全局變量是定義存儲類型為靜態型的外部變量,其作用域是從定義點到程序結束,所不同的是存儲類型決定了存儲地點,靜態型變量是存放在內存的數據區中 的,它們在程序開始運行前就分配了固定的字節,在程序運行過程中被分配的字節大小是不改變的.只有程序運行結束后,才釋放所占用的內存.

自動型變量存放在堆棧區中.堆棧區也是內存中一部分,該部分內存在程序運行中是重復使用的. 

   二、介紹 變量的作用域

　　在討論函數的形參變量時曾經提到， 形參變量只在被調用期間才分配內存單元，調用結束立即釋放。 這一點表明形參變量只有在函數內才是有效的， 離開該函數就不能再使用了。這種變量有效性的范圍稱變量的作用域。不僅對於形參變量， C語言中所有的量都有自己的作用域。變量說明的方式不同，其作用域也不同。 C語言中的變量，按作用域范圍可分為兩種， 即局部變量和全局變量。

　　 一、局部變量

　　局部變量也稱為內部變量。局部變量是在函數內作定義說明的。其作用域僅限於函數內， 離開該函數后再使用這種變量是非法的。

　　例如：

int f1(int a)
{
int b,c;
……
}a,b,c作用域
int f2(int x)
{
int y,z;
}x,y,z作用域
main()
{
int m,n;
}

　　m,n作用域 在函數f1內定義了三個變量，a為形參，b,c為一般變量。在 f1的范圍內a,b,c有效，或者說a,b,c變量的作用域限於f1內。同理，x,y,z的作用域限於f2內。 m,n的作用域限於main函數內。關於局部變量的作用域還要說明以下幾點：

　　1. 主函數中定義的變量也只能在主函數中使用，不能在其它函數中使用。同時，主函數中也不能使用其它函數中定義的變量。因為主函數也是一個函數，它與其它函數是平行關系。這一點是與其它語言不同的，應予以注意。

　　2. 形參變量是屬於被調函數的局部變量，實參變量是屬於主調函數的局部變量。

　　3. 允許在不同的函數中使用相同的變量名，它們代表不同的對象，分配不同的單元，互不干擾，也不會發生混淆。如在例5.3 中，形參和實參的變量名都為n，是完全允許的。4. 在復合語句中也可定義變量，其作用域只在復合語句范圍內。例如：

int f1(int a)
{
int b,c;
……
}a,b,c作用域
int f2(int x)
{
int y,z;
}x,y,z作用域
main()
{
int m,n;
}

 

　　本程序在main中定義了i,j,k三個變量，其中k未賦初值。 而在復合語句內又定義了一個變量k，並賦初值為8。應該注意這兩個k不是同一個變量。在復合語句外由main定義的k起作用，而在復合語句內則由在復合語 句內定義的k起作用。因此程序第4行的k為main所定義，其值應為5。第7行輸出k值，該行在復合語句內，由復合語句內定義的k起作用，其初值為8，故 輸出值為8，第9行輸出i，k值。i是在整個程序中有效的，第7行對i賦值為3，故以輸出也為3。而第9行已在復合語句之外，輸出的k應為main所定義 的k，此k值由第4 行已獲得為5，故輸出也為5。

　　 二、全局變量

　　全局變量也稱為外部變量，它是在函數外部定義的變量。 它不屬於哪一個函數，它屬於一個源程序文件。其作用域是整個源程序。在函數中使用全局變量，一般應作全局變量說明。 只有在函數內經過說明的全局變量才能使用。全局變量的說明符為extern。 但在一個函數之前定義的全局變量，在該函數內使用可不再加以說明。 例如：

int a,b;
void f1()
{
……
}
float x,y;
int fz()
{
……
}
main()
{
……
}

 

　　從上例可以看出a、b、x、y 都是在函數外部定義的外部變量，都是全局變量。但x,y 定義在函數f1之后，而在f1內又無對x,y的說明，所以它們在f1內無效。 a,b定義在源程序最前面，因此在f1,f2及main內不加說明也可使用。

　　[例5.12]輸入正方體的長寬高l,w,h。求體積及三個面x*y,x*z,y*z的面積。

int s1,s2,s3;
int vs( int a,int b,int c)
{
int v;
v=a*b*c;
s1=a*b;
s2=b*c;
s3=a*c;
return v;
}
main()
{
int v,l,w,h;
printf("\ninput length,width and height\n");
scanf("%d%d%d",&l,&w,&h);
v=vs(l,w,h);
printf("v=%d s1=%d s2=%d s3=%d\n",v,s1,s2,s3);
}

 

　　本程序中定義了三個外部變量s1,s2,s3， 用來存放三個面積，其作用域為整個程序。函數vs用來求正方體體積和三個面積， 函數的返回值為體積v。由主函數完成長寬高的輸入及結果輸出。由於C語言規定函數返回值只有一個， 當需要增加函數的返回數據時，用外部變量是一種很好的方式。本例中，如不使用外部變量， 在主函數中就不可能取得v,s1,s2,s3四個值。而采用了外部變量， 在函數vs中求得的s1,s2,s3值在main 中仍然有效。因此外部變量是實現函數之間數據通訊的有效手段。對於全局變量還有以下幾點說明：

　　1. 對於局部變量的定義和說明，可以不加區分。而對於外部變量則不然，外部變量的定義和外部變量的說明並不是一回事。外部變量定義必須在所有的函數之外，且只能定義一次。其一般形式為： [extern] 類型說明符 變量名，變量名… 其中方括號內的extern可以省去不寫。

　　例如：

 int a,b;

　　等效於：

extern int a,b;

　　而外部變量說明出現在要使用該外部變量的各個函數內， 在整個程序內，可能出現多次，外部變量說明的一般形式為： extern 類型說明符 變量名，變量名，…； 外部變量在定義時就已分配了內存單元， 外部變量定義可作初始賦值，外部變量說明不能再賦初始值， 只是表明在函數內要使用某外部變量。

　　2. 外部變量可加強函數模塊之間的數據聯系， 但是又使函數要依賴這些變量，因而使得函數的獨立性降低。從模塊化程序設計的觀點來看這是不利的， 因此在不必要時盡量不要使用全局變量。

　　3. 在同一源文件中，允許全局變量和局部變量同名。在局部變量的作用域內，全局變量不起作用。

　　[例5.13]

int vs(int l,int w)
{
extern int h;
int v;
v=l*w*h;
return v;
}
main()
{
extern int w,h;
int l=5;
printf("v=%d",vs(l,w));
}
int l=3,w=4,h=5;

　　本例程序中，外部變量在最后定義， 因此在前面函數中對要用的外部變量必須進行說明。外部變量l，w和vs函數的形參l，w同名。外部變量都作了初始賦值，mian函數中也對l作了初始化賦 值。執行程序時，在printf語句中調用vs函數，實參l的值應為main中定義的l值，等於5，外部變量l在main內不起作用；實參w的值為外部變 量w的值為4，進入vs后這兩個值傳送給形參l，wvs函數中使用的h 為外部變量，其值為5，因此v的計算結果為100，返回主函數后輸出。變量的存儲類型各種變量的作用域不同， 就其本質來說是因變量的存儲類型相同。所謂存儲類型是指變量占用內存空間的方式， 也稱為存儲方式。

　　變量的存儲方式可分為“靜態存儲”和“動態存儲”兩種。

　　靜態存儲變量通常是在變量定義時就分定存儲單元並一直保持不變， 直至整個程序結束。5.5.1節中介紹的全局變量即屬於此類存儲方式。動態存儲變量是在程序執行過程中，使用它時才分配存儲單元， 使用完畢立即釋放。 典型的例子是函數的形式參數，在函數定義時並不給形參分配存儲單元，只是在函數被調用時，才予以分配， 調用函數完畢立即釋放。如果一個函數被多次調用，則反復地分配、 釋放形參變量的存儲單元。從以上分析可知， 靜態存儲變量是一直存在的， 而動態存儲變量則時而存在時而消失。我們又把這種由於變量存儲方式不同而產生的特性稱變量的生存期。 生存期表示了變量存在的時間。 生存期和作用域是從時間和空間這兩個不同的角度來描述變量的特性，這兩者既有聯系，又有區別。 一個變量究竟屬於哪一種存儲方式， 並不能僅從其作用域來判斷，還應有明確的存儲類型說明。

　　在C語言中，對變量的存儲類型說明有以下四種：

　　auto　　　　 自動變量
　　register 　　寄存器變量
　　extern 　　　外部變量
　　static 　　　靜態變量

　　自動變量和寄存器變量屬於動態存儲方式， 外部變量和靜態變量屬於靜態存儲方式。在介紹了變量的存儲類型之后， 可以知道對一個變量的說明不僅應說明其數據類型，還應說明其存儲類型。 因此變量說明的完整形式應為： 存儲類型說明符 數據類型說明符 變量名，變量名…； 例如：

　　static int a,b; 　　　　　　　　　 說明a,b為靜態類型變量
　　auto char c1,c2; 　　　　　　　　　說明c1,c2為自動字符變量
　　static int a[5]={1,2,3,4,5}; 　　　說明a為靜整型數組
　　extern int x,y; 　　　　　　　　　 說明x,y為外部整型變量。

總結與區別： 變量根據定義的位置的不同的生命周期，具有不同的作用域，作用域可分為6種：全局作用域，局部作用域，語句作用域，類作用域，命名空間作用域和文件作用域。

從作用域看：

全局變量具有全局作用域。全局變量只需在一個源文件中定義，就可以作用於所有的源文件。當然，其他不包含全局變量定義的源文件需要用extern 關鍵字再次聲明這個全局變量。

靜態局部變量具有局部作用域，它只被初始化一次，自從第一次被初始化直到程序運行結束都一直存在，它和全局變量的區別在於全局變量對所有的函數都是可見的，而靜態局部變量只對定義自己的函數體始終可見。

局部變量也只有局部作用域，它是自動對象（auto），它在程序運行期間不是一直存在，而是只在函數執行期間存在，函數的一次調用執行結束后，變量被撤銷，其所占用的內存也被收回。

靜態全局變量也具有全局作用域，它與全局變量的區別在於如果程序包含多個文件的話，它作用於定義它的文件里，不能作用到其它文件里，即被static關鍵字修飾過的變量具有文件作用域。這樣即使兩個不同的源文件都定義了相同名字的靜態全局變量，它們也是不同的變量。

從分配內存空間看：
全局變量，靜態局部變量，靜態全局變量都在靜態存儲區分配空間，而局部變量在棧里分配空間。

全局變量本身就是靜態存儲方式，靜態全局變量當然也是靜態存儲方式。這兩者在存儲方式上並無不同。這兩者的區別雖在於非靜態全局變量的作用域是整個源程 序，當一個源程序由多個源文件組成時，非靜態的全局變量在各個源文件中都是有效的。而靜態全局變量則限制了其作用域，即只在定義該變量的源文件內有效，在 同一源程序的其它源文件中不能使用它。由於靜態全局變量的作用域局限於一個源文件內，只能為該源文件內的函數公用，因此可以避免在其它源文件中引起錯誤。

1)、靜態變量會被放在程序的靜態數據存儲區(全局可見)中，這樣可以在下一次調用的時候還可以保持原來的賦值。這一點是它與堆棧變量和堆變量的區別。
2)、變量用static告知編譯器，自己僅僅在變量的作用范圍內可見。這一點是它與全局變量的區別。

從以上分析可以看出，把局部變量改變為靜態變量后是改變了它的存儲方式即改變了它的生存期。把全局變量改變為靜態變量后是改變了它的作用域，限制了它的使用范圍。因此static 這個說明符在不同的地方所起的作用是不同的。應予以注意。

Tips:
　　 A.若全局變量僅在單個C文件中訪問，則可以將這個變量修改為靜態全局變量，以降低模塊間的耦合度；
　　B.若全局變量僅由單個函數訪問，則可以將這個變量改為該函數的靜態局部變量，以降低模塊間的耦合度；
　　C.設計和使用訪問動態全局變量、靜態全局變量、靜態局部變量的函數時，需要考慮重入問題，因為他們都放在靜態數據存儲區，全局可見；
　　D.如果我們需要一個可重入的函數，那么，我們一定要避免函數中使用static變量(這樣的函數被稱為：帶“內部存儲器”功能的的函數)
　　E.函數中必須要使用static變量情況:比如當某函數的返回值為指針類型時，則必須是static的局部變量的地址作為返回值，若為auto類型，則返回為錯指針。