C语言基础语法-教案14（从小白到劝退之作用域）

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基本概念

C语言中，标识符都有一定的可见范围，这些可见范围保证了标识符只能在一个有限的区域内使用，这个可见范围，被称为作用域（scope）。

软件开发中，尽量缩小标识符的作用域是一项基本原则，一个标识符的作用域超过它实际所需要的范围时，就会对整个软件的命名空间造成污染，导致一些不必要的名字冲突和误解。

函数声明作用域

• 概念：在函数的声明式中定义的变量，其可见范围仅限于该声明式。
• 示例：

void func(int fileSize, char *fileName);

• 要点：
  • 变量 fileSize 和 fileName 只在函数声明式中可见。
  • 变量 fileSize 和 fileName 可以省略，但一般不这么做，它们的作用是对参数的注解。

局部作用域

• 概念：在代码块中定义的变量，其可见范围从其定义处开始，到代码块结束为止。
• 示例：

int main()
{
    int a=1;
    int b=2;     // 变量 c 的作用域是第4行到第9行
    {
        int c=4;
        int d=5; // 变量 d 的作用域是第7行到第8行
    }
}

• 要点：
  • 代码块指的是一对花括号 { } 括起来的区域。
  • 代码块可以嵌套包含，外层的标识符会被内嵌的同名标识符临时掩盖变得不可见。
  • 代码块作用域的变量，由于其可见范围是局部的，因此被称为局部变量。

全局作用域

• 概念：在代码块外定义的变量，其可见范围可以跨越多个文件。
• 示例：

int global; // 变量 global 的作用域是第2行到本文件结束
int main()
{
}
void f()
{ 
}

文件：a.c

extern int global; // 声明在 a.c 中定义的全局变量，使其在 b.c 中也可见
void f1()
{
}
void f2()
{
}

文件：b.c

• 要点：
  • 代码块指的是一对花括号 { } 括起来的区域。
  • 代码块可以嵌套包含，外层的标识符会被内嵌的同名标识符临时掩盖变得不可见。
  • 代码块作用域的变量，由于其可见范围是局部的，因此被称为局部变量。

作用域的临时掩盖

如果有多个不同的作用域相互嵌套，那么小范围的作用域会临时 “遮蔽” 大范围的作用域中的同名标识符，被 “遮蔽” 的标识符不会消失，只是临时失去可见性。

示例代码：

int a = 100;

// 函数代码块1
int main(void)
{
    printf("%d\n", a); // 输出100
    int a = 200;
    printf("%d\n", a); // 输出200
   
    // 代码块2 
    {
        printf("%d\n", a); // 输出200
        int a = 300;
        printf("%d\n", a); // 输出300
    }
    printf("%d\n", a); // 输出200
}

void f()
{
    printf("%d\n", a); // 输出100
}

static关键字

C语言的一大特色，是相同的关键字，在不同的场合下，具有不同的含义。static关键字在C语言中有两个不同的作用：

1. 将可见范围设定为标识符所在的文件：

• 修饰全局变量：使得全局变量由原来的跨文件可见，变成仅限于本文件可见。
• 修饰普通函数：使得函数由原来的跨文件可见，变成仅限于本文件可见。

1. 将存储区域设定为数据段：

• 修饰局部变量：使得局部变量由原来存储在栈内存，变成存储在数据段。

• 示例：

int a;        // 普通全局变量，跨文件可见
static int b; // 静态全局变量，仅限本文件可见

void f1()        // 普通函数，跨文件可见
{}

static void f2() // 静态函数，跨文件可见
{}

int main()
{
           int c; // 普通局部变量，存储于栈内存
    static int d; // 静态局部变量，存储于数据段
}