计算机科学类专升本复习之“C语言变量的作用域”详解(初稿)

C语言变量的作用域,加深对全局变量和局部变量的理解

作用域是什么?

    所谓的作用域就是变量的"有效范围",就是变量可以在哪个范围内使用。

有些变量可以在"所有"代码中使用,有些变量只能在"当前"的文件中使用,有些变量只能在"函数内部"使用,有些变量只能在"for循环"内部使用。

变量的作用有取决于什么?

    变量的作用域由"变量的定义位置决定",在不同位置定义的变量,它的作用域是不一样的。

本次我们只讲解两种变量,一种是只能在"函数内部"使用的变量,另外一种是可以在"所有"代码文件中使用的变量。

一、在函数内部定义的变量(局部变量)

在函数内部定义的变量,它的作用域也仅限于函数内部,当然拉出了函数它就不能使用吗。这样的变量我们称它为"局部变量"。

函数的"形参"也是局部变量,也只能在函数内部使用。

//为了让大家更易理解,我们举个程序例子吧:

#include<stdio.h>

int kk(int m,int n)  

{

    int i,sum=0; //这边说明一下  变量: m、n、i、sum都是局部变量,只能在kk()内部使用!

    for(i=m;i<=n;i++)

    {

        sum += i;

    }

    return sum;

}



int main()

{

    int a = 5,b = 66; //a、b、result 也都是局部变量,只能在main()内部使用

    int result = kk(a,b); //这步操作是将 a、b实参 传送到 kk()中的形参

    printf("The sum from %d to %d is %d\n",a,b,result);

    return 0;

}

结果:

The sum from 5 to 66 is 2201

对局部变量的两点说明:

main() 也是一个函数,在 main() 内部定义的变量也是局部变量,只能在 main() 函数内部使用。

形参也是局部变量,将实参传递给形参的过程,就是用实参给局部变量赋值的过程,它和a=b; sum=m+n;这样的赋值没有什么区别。

二、在所有函数外部定义的变量(全局变量)

C语言允许在所有函数的外部定义变量,这样的变量成为"全局变量"

    全局变量的作用域默认为"整个程序",也就是所有"代码文件",包括"源文件(.c文件)和头文件(.h文化)"。

如果在给"全局变量"加上"static关键字",它的"作用域"就变成"当前文件",在其他文件中就无效了。

这是为什么呢?

因为static是静态局部变量,被他声明后只能用于本文件!

eg 定义一个函数,根据长方体的 长宽高 求 它的体积以及三个面积。

#include<stdio.h>

int s1 = 0,s2 = 0,s3 = 0; //定义三个全局变量,分别表示 三个面的面积



int vs(int length, int width, int height)

{

    int v;//定义体积变量v

    v = length * width * height;

    s1 = length * width;

    s2 = width * height;

    s3 = length * height;

    return v;

}



int main()

{

    int v = 0;

    v = vs(15,20,30);

    printf("v=%d,s1=%d,s2=%d,s3=%d\n",v,s1,s2,s3);

    v = vs(5,17,8);

    printf("v=%d,s1=%d s2=%d,s3=%d\n",v,s1,s2,s3);

    return 0;

}

结果:

v=9000,s1=300,s2=600,s3=450

v=680,s1=85 s2=136,s3=40

根据题意,我们希望借助一个函数得到四份数据:体积 v 以及三个面的面积 s1、s2、s3。遗憾的是,C语言中的函数只能有一个返回值,我们只能将其中的一份数据(也就是体积 v)放到返回值中,其它三份数据(也就是面积 s1、s2、s3)只能保存到全局变量中。

C语言代码从前往后依次执行,变量在使用之前必须定义或者声明,全局变量 s1、s2、s3 定义在程序开头,所以在 vs() 和 main() 中都有效。

vs() 中将求得的面积放到 s1、s2、s3 中,在 main() 中能够顺利取得它们的值,这说明:在一个函数内部修改全局变量的值会影响其它函数,全局变量的值在函数内部被修改后并不会自动恢复,它会一直保留该值,直到下次被修改。

全局变量也是变量,变量只能保存一份数据,一旦数据被修改了,原来的数据就被冲刷掉了,再也无法恢复了,所以不管是全局变量还是局部变量,一旦它的值被修改,这种影响都会一直持续下去,直到再次被修改。

三、关于变量的命名

每一段可运行的C语言代码都包含了多个作用域,即使最简单的C语言代码也是如此。

int main(){

    return 0;

}

这就是最简单的、可运行的C语言代码,它包含了两个作用域,一个是 main() 函数内部的局部作用域,一个是 main() 函数外部的全局作用域。

C语言规定,在同一个"作用域"中不能出现两个"名字相同的变量",否则会产生"命名冲突",但是在"不同的作用域中",允许出现"名字相同的变量",因为它们"作用域范围不同",彼此之间不会产生冲突。

这句话有两层含义:

1. 不同函数内部可以出现"同名的变量",不同函数是不同的局部作用域。

2. 函数内部和函数外部可以出现同名的变量,"函数内部"是局部作用域,"函数外部"是全局作用域。

1. 不同函数内部的"同名"变量是两个完全独立的变量,它们彼此没有任何关联,也不会相互影响。

具体如下代码所示:

#include<stdio.h>

int kang1()

{

    int n = 100;

    printf("kang1:n = %d\n",n);

    n = 86;

    printf("kang1: n = %d\n",n);

}

int kang2()

{

    int n =29;

    printf("kang2: n = %d\n",n);

    kang1();    //调用kang1(),这边会输出kang1()中的两个结果

    printf("kang2: n = %d\n",n);   //输出的依就是kang2()中的n的值,因为它们互不影响

}

int main()

{

    kang2();

    return 0;

}

结果:

kang2: n = 29

kang1:n = 100

kang1: n = 86

kang2: n = 29

kang1() 和 kang2() 内部都定义了一个变量 n。

在 kang2() 中,n 的初始值是 29,调用 kang1() 后,n 值还是 29。

这说明 kang2() 内部的 n 并没有影响  kang1() 内部的 n。

这两个 n 是"完全不同的变量",彼此之间根本“不认识”,只是起了个相同的名字而已,这就好像明星撞衫,北京和云南都有叫李红的,赶巧了而已。


 

2. "函数内部"的局部变量和"函数外部"的全局变量"同名"时,在当前函数这个"局部作用域中","全局变量"会被“屏蔽”,不在起作用。

也就是说函数在"函数内部"使用的是"局部变量"而不是全局变量。

变量的使用遵循就近原则,如果在当前的局部作用域中找到了同名变量,就不会再去更大的全局作用域中查找。

另外,只能从小的作用域向大的作用域中去寻找变量,而不能反过来,使用更小的作用域中的变量。

下面我们通过一个具体的例子来说明:

#include <stdio.h>

int n = 10;  //全局变量

void func1(){

    int n = 20;  //局部变量

    printf("func1 n: %d\n", n);

}

void func2(int n){

    printf("func2 n: %d\n", n);

}

void func3(){

    printf("func3 n: %d\n", n);

}

int main(){

    int n = 30;  //局部变量

    func1();

    func2(n);

    func3();

    printf("main n: %d\n", n);

   

    return 0;

}

结果:

func1 n: 20

func2 n: 30

func3 n: 10

main n: 30

代码中虽然定义了多个同名变量 n,但它们的作用域不同,所有不会产生命名冲突。、

下面是对输出结果的分析

1. 对于 func1(),输出结果为 20,显然使用的是 func1() 内部的 n,而不是外部的 n。

2. 调用 func2() 时,会把 main() 中的实参 n 传递给 func2() 中的形参 n,此时形参 n 的值变为 30。形参 n 也是局部变量,所以就使用它了。

3. func3() 输出 10,使用的是全局变量,因为在 func3() 中不存在局部变量 n,所以编译器只能到函数外部,也就是全局作用域中去寻找变量 n。

4. main() 中 printf() 语句输出 30,说明使用的是 main() 中的 n,而不是外部的 n。

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