全局变量和局部变量

本文介绍了全局变量和局部变量的概念、作用范围、特点及存储位置。局部变量在函数或代码块内定义,作用域限制在定义处至大括号结束,存储在栈中。全局变量在整个文件中有效,存储在静态区,可以被外部访问。文章还提到了外部全局变量和内部全局变量的区别,以及`extern`和`static`关键字的作用。

局部变量

概念: 局部变量就是定义在函数、代码块和函数形参列表中的变量,我们就称之为局部变量
作用范围: 从定义的那一行开始直到遇到大括号结束或者遇到return为止
特点: 相同作用域范围内不能出现同名的局部变量
不同作用域范围内出现同名的局部变量,内部局部变量会覆盖外部的局部变量
注意: 如果没有对局部变量进行初始化,那么局部变量中是一些随机的值,所以在开发中不要使用未初始化的局部变量
存储位置: 局部变量存储在栈中,当作用域结束系统会自动释放栈中的局部变量

全局变量

概念: 全局变量就是写在函数、代码块、形参列表外的变量
作用范围: 从定义的那一行开始一直直到文件末尾(暂时这样认为)
特点: 如果存在和全局变量同名的局部变量,那么局部变量会覆盖全局变量
注意: 全局变量如果没有进行初始化,系统默认会将全局变量初始化为0
存储位置: 全局变量存储在静态区中,会随着程序的启动而创建,随着程序的结束而结束

全局变量变量分为2种:外部全局变量和内部全局变量
可以被其它文件访问的全局变量称为外部全局变量
只能被当前文件访问的全局变量称为内部全局变量

外部全局变量

特点:

  • 可以定义同名的外部全局变量,xcode6之前可以这样定义,之后的不允许这样去定义
  • 由于同名的外部全局变量指向同一块存储空间,那么假设在多个文件中有同名的外部全局变量,可能导致A文件的数据被B文件不小心修改,降低了数据的封装性,提供了发送错误的概率
内部全局变量

特点:

  • 可以定义多个同名的内部全局变量
  • 多个同名的全局变量如果不在同一个文件中,那么指向不同的存储空间

为了提高数据的安全性,不让别人在其它文件中修改我们的全局变量,C语言提供了另外一个用于修改全局变量的关键字,static。只要用static修饰的全局变量就是内部全局变量,只能在当前文件使用,这样就可以提高我们全局变量的安全性

  • 如果多个文件中存在同名的内部全局变量,相互不会影响,各自拥有各自的内存空间
  • 如果外部全局变量和内部全局变量同时存在时,优先访问内部全局变量

extern

  • 用于声明一个外部全局变量,代表声明一个全局变量
  • 声明只需要在使用之前声明就可以了
  • 声明不开辟内存空间

static

  • 用于定义一个内部全局变量
  • 当使用static 修饰局部变量时,会延长局部变量的生命周期,并且会更改局部变量存储的位置,将局部变量从栈转移到静态区中
  • 使用static修饰局部变量时,当执行到定义该变量时,才会分配存储空间,只有程序结束时才会释放存储空间
  • static 可以用于声明和定义内部函数,使用static修饰的函数只能在当前文件中使用

声明和定义的区别:

  • 声明不会开辟存储空间
  • 定义会开辟存储空间
static int num;		// 定义内部全局变量	
extern int num;		// 声明外部全局变量
<think>在C语言中,当全局变量局部变量同名时,局部变量会在其作用域内“遮蔽”同名的全局变量。这意味着在局部变量的作用域内,任何对该变量名的引用都会指向局部变量,而不是全局变量全局变量仍然存在,但在该作用域内无法通过变量名直接访问。 ### 代码示例 ```c #include <stdio.h> int x = 10; // 全局变量 void func() { int x = 20; // 局部变量,与全局变量同名 printf("Inside func: x = %d\n", x); // 输出局部变量x的值 } int main() { printf("In main (before func call): x = %d\n", x); // 输出全局变量x的值 func(); printf("In main (after func call): x = %d\n", x); // 再次输出全局变量x的值 return 0; } ``` ### 输出结果 ``` In main (before func call): x = 10 Inside func: x = 20 In main (after func call): x = 10 ``` ### 解释: 1. **全局变量 `x`**:在函数外部定义,作用域从定义点开始到文件结束。 2. **局部变量 `x`**:在函数`func`内部定义,作用域仅限于`func`函数内部。 3. **遮蔽效果**:在`func`函数内部,局部变量`x`遮蔽了全局变量`x`,因此对`x`的访问都是访问局部变量。 4. **全局变量访问**:在`main`函数中,没有同名的局部变量,因此访问的是全局变量`x`。 ### 如何访问被遮蔽的全局变量? 如果需要在局部变量的作用域内访问同名的全局变量,可以使用`::`操作符(在C++中)或者使用`extern`关键字声明(在C语言中,但需要避免重复定义)。然而,在C语言中没有像C++那样的作用域解析运算符(`::`)。在C语言中,如果全局变量局部变量遮蔽,通常无法直接通过变量名访问全局变量。但可以通过以下方法解决: #### 方法1:使用extern关键字(在另一个作用域中) 如果在一个嵌套的作用域内(比如一个代码块),可以重新声明全局变量为extern,这样就可以访问全局变量。 ```c #include <stdio.h> int x = 10; // 全局变量 void func() { int x = 20; // 局部变量 printf("Local x = %d\n", x); { extern int x; // 声明引用全局变量x printf("Global x = %d\n", x); } } int main() { func(); return 0; } ``` #### 方法2:使用指针保存全局变量地址 如果需要在函数内部访问全局变量,可以在遮蔽发生之前,将全局变量的地址保存下来。 ```c #include <stdio.h> int x = 10; // 全局变量 void func() { int *global_x = &x; // 在局部变量定义之前获取全局变量地址 int x = 20; // 局部变量遮蔽全局变量 printf("Local x = %d\n", x); printf("Global x = %d\n", *global_x); // 通过指针访问全局变量 } int main() { func(); return 0; } ``` ### 注意事项: 1. **避免同名**:最好的方法是避免全局变量局部变量同名。这可以增加代码的可读性,减少错误。 2. **命名规范**:通常,全局变量使用具有描述性的名称,或者添加前缀(如`g_`)来区分,例如`g_x`。 3. **作用域最小化**:尽量使用局部变量,减少全局变量的使用,以降低代码的耦合度。 ### 总结 当全局变量局部变量同名时,在局部变量的作用域内,局部变量会遮蔽全局变量。在C语言中,没有直接的方法在局部作用域内通过变量名访问被遮蔽的全局变量,但可以通过在遮蔽之前保存全局变量的地址或使用extern在内部块中声明来间接访问。为了避免这种情况,建议使用不同的命名。 §§相关问题§§: 1. 在C语言中,静态局部变量全局变量有什么区别? 2. 如何在不同源文件中共享全局变量? 3. 在C语言中,变量的作用域生命周期是如何定义的? 4. C++中如何使用作用域解析运算符(::)访问被遮蔽的全局变量?</think># C语言全局变量局部变量同名问题详解 在C语言中,当全局变量局部变量同名时,局部变量会在其作用域内"遮蔽"同名的全局变量。这种设计允许开发者在不同作用域中使用相同的变量名,但需要理解其工作原理以避免意外行为。 ## 基本规则 1. **遮蔽原则**:当局部变量全局变量同名时,在局部作用域内,局部变量会"遮蔽"全局变量 2. **作用域优先级**:编译器优先使用当前作用域内的变量定义 3. **作用域范围**:遮蔽只发生在局部变量定义的作用域内 4. **内存位置**:全局变量局部变量存储在内存的不同区域 ## 代码示例与分析 ```c #include <stdio.h> // 全局变量 int count = 10; void func1() { // 局部变量遮蔽全局变量 int count = 20; printf("Inside func1: count = %d\n", count); // 输出20 } void func2() { // 没有局部count,使用全局变量 printf("Inside func2: count = %d\n", count); // 输出10 { // 块作用域内的局部变量 int count = 30; printf("Inside func2 block: count = %d\n", count); // 输出30 } // 块作用域结束,恢复使用全局变量 printf("After block in func2: count = %d\n", count); // 输出10 } int main() { printf("Global count: %d\n", count); // 输出10 func1(); func2(); // 在main中定义同名局部变量 int count = 40; printf("Local count in main: %d\n", count); // 输出40 // 如何访问被遮蔽的全局变量?(使用extern) extern int count; // 声明引用全局变量 printf("Global count accessed in main: %d\n", count); // 输出10 return 0; } ``` ### 输出结果: ``` Global count: 10 Inside func1: count = 20 Inside func2: count = 10 Inside func2 block: count = 30 After block in func2: count: 10 Local count in main: 40 Global count accessed in main: 10 ``` ## 关键概念详解 ### 1. 作用域层级 - **全局作用域**:从定义点开始到文件结束 - **函数作用域**:整个函数内部 - **块作用域**:`{}` 包围的代码块 ### 2. 遮蔽规则 - 当进入一个作用域时,同名局部变量会遮蔽全局变量 - 离开该作用域后,全局变量重新可见 - 内层作用域可以遮蔽外层作用域的同名变量 ### 3. 访问被遮蔽的全局变量 在C语言中,可以使用`extern`关键字访问被遮蔽的全局变量: ```c int global = 100; // 全局变量 int main() { int global = 200; // 局部变量遮蔽全局变量 { extern int global; // 声明引用全局变量 printf("Global value: %d\n", global); // 输出100 } printf("Local value: %d\n", global); // 输出200 return 0; } ``` ## 内存布局分析 | 变量类型 | 内存区域 | 生命周期 | 默认值 | 作用域 | |---------|---------|---------|-------|-------| | 全局变量 | 数据段(Data Segment) | 整个程序运行期间 | 0 | 整个文件(或通过extern扩展到其他文件) | | 局部变量 | 栈(Stack) | 函数/块执行期间 | 未初始化 | 定义所在的函数或块内部 | ```c #include <stdio.h> int global_var; // 未初始化的全局变量 → BSS段(初始为0) int init_global = 10; // 初始化的全局变量 → 数据段 int main() { int local_var; // 未初始化的局部变量 → 栈(随机值) int init_local = 20;// 初始化的局部变量 → 栈 static int static_local; // 静态局部变量 → 数据段(初始为0) printf("global_var: %d\n", global_var); // 0 printf("init_global: %d\n", init_global); // 10 // printf("local_var: %d\n", local_var); // 未初始化,值不确定! printf("init_local: %d\n", init_local); // 20 printf("static_local: %d\n", static_local); // 0 return 0; } ``` ## 最佳实践与注意事项 1. **避免同名**:尽量为全局变量使用前缀(如`g_`或模块名前缀) ```c int g_counter; // 良好实践 ``` 2. **最小化全局变量**:减少全局变量使用,降低耦合度 3. **静态全局变量**:使用`static`限制全局变量作用域为当前文件 ```c static int file_local; // 只能在本文件访问 ``` 4. **变量初始化**: - 全局变量默认初始化为0 - 局部变量不自动初始化,包含随机值 5. **多文件访问**:使用`extern`在其他文件中访问全局变量 ```c // file1.c int shared_value = 42; // file2.c extern int shared_value; // 声明而非定义 ``` ## 高级应用:函数内部的静态变量 静态局部变量全局生命周期但局部作用域: ```c void counter() { static int count = 0; // 只初始化一次 count++; printf("Count: %d\n", count); } int main() { counter(); // 输出1 counter(); // 输出2 counter(); // 输出3 // printf("%d", count); // 错误!count不可见 return 0; } ``` ## 常见错误案例 ```c #include <stdio.h> int x = 10; int main() { printf("1. x = %d\n", x); // 10 int x = 20; printf("2. x = %d\n", x); // 20 { int x = 30; printf("3. x = %d\n", x); // 30 } printf("4. x = %d\n", x); // 20 // 错误:尝试修改全局变量,实际修改局部变量 x = 50; printf("5. x = %d\n", x); // 50 // 正确访问全局变量 extern int x; printf("6. Global x = %d\n", x); // 10 return 0; } ```
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