掌握C语言中的局部变量和全局变量

任务描述

在之前讨论函数的形参变量时曾经提到，形参变量只在被调用期间才分配内存单元，调用结束立即释放。这一点表明形参变量只有在函数内才是有效的，离开该函数就不能再使用了，这种变量有效性的范围称为变量的作用域。不仅对于形参变量，C语言中所有的变量都有自己的作用域，变量说明的方式不同，其作用域也不同。C语言中的变量，按作用域范围可分为两种，即局部变量和全局变量。

知识学习

（1）局部变量

局部变量也称为内部变量。局部变量是在函数内作定义说明的。其作用域仅限于函数内，离开该函数后再使用这种变量是非法的。另外一种情况是变量定义在某个复合语句内部，其作用域仅限于复合语句的{}之内，离开{}后再使用这种变量也是非法的。

例5.16　任意输入一个正整数给n，求n！。

方法1：

说明：方法1 中，main 函数中s、i、n 都是局部变量且只能在main 函数的{}也就是函数体内起作用。方法2 中，main 函数中的n 是局部变量，复合语句{}内的i 和s 变量也是局部变量，其中i 和s 只能在其所属的{}之内起作用，在之外不起作用，而s 是在其所属函数的{}内其作用，也就是在函数内的复合语句内部s 也起作用。比如将方法2 的输出语句printf（"阶乘的结果是%lf\n"，s）；访到return 0；的上一行就会出现错误。

关于局部变量的作用域还要说明以下几点：

①主函数中定义的变量也只能在主函数中使用，不能在其他函数中使用。同时，主函数中也不能使用其他函数中定义的变量。因为主函数也是一个函数，它与其他函数是平行关系。这一点与其他语言不同，应予以注意。

②形参变量属于被调函数的局部变量，实参变量属于主调函数的局部变量。

③允许在不同的函数中使用相同的变量名，它们代表不同的对象，分配不同的单元，互不干扰，也不会发生混淆。如在前例中，形参和实参的变量名都为n，是完全允许的。

④在复合语句中也可定义变量，其作用域只在复合语句范围内。

⑤既然有局部变量，数组也可作为局部数组。

（2）全局变量

全局变量也称为外部变量，它是在函数外部定义的变量。它不属于哪一个函数，它属于一个源程序文件。其作用域是整个源程序。

例5.17　任意输入一段英文，统计其中英文字符、数字字符、空格字符和其他字符的格子数量。要求将统计功能用自定义函数来实现，其中输入英文、函数调用、结果输出必须留在main 函数中，且用全局变量和全局数组来实现。

(www.xing528.com)

图5.18　程序运行结果

说明：int a，b，c，d；和char str[1000]；就是全局变量和全局数组。它们不属于该程序中的任何一个{}，包括不属于2 个函数。从它们定义开始到整个程序最后一行都起作用。另外对于全局变量和全局数组，系统会默认赋值为0，所以上述程序中a=b=c=d=0；此行程序可以直接删除。最后提醒2 点：①全局变量和全局数组优点是共用。但也暴露了缺点，一旦定义之后某操作修改了全局变量和全局数组的值，其值就修改且不可恢复。②如果同一个源文件中，外部变量与局部变量同名，则在局部变量的作用范围内，外部变量被“屏蔽”，即它不起作用。

（3）外部变量的声明

此前提到全局变量由于其所处的位置，也可以将其称之为外部变量。如果我们将例5.17中程序的全局变量和全局数组的定义放在f 函数和main 函数之间，也称之为全局变量和全局数组。但是它们的作用域由于是向下起作用，所以f 函数内部就不能再使用全局变量a、b、c、d和全局数组str。解决该问题的方法是只需要在f 函数内部做一个外部变量的声明即可，使用extern 来实现。将例5.17 用该方法实现，程序如下：

说明：外部变量的声明只有当全局变量或者全局数组在某些函数之间定义，并不是从程序的一开始就定义，这样就缩小了外部变量的作用域。所以就需要使用外部函数的声明。声明的方式是：自定义函数的函数首部放在主调函数中，在前面加extern，末尾加分号。

任务总结

变程序量中使用的范围不同：作用域（Scope）就是变量的有效范围，变量的作用域取决于变量的访问性。

局部变量：函数内部的变量称为局部变量（Local Variable），它的作用域仅限于函数内部，离开该函数后就是无效的，再使用就会报错。

①主函数中定义的变量也只能在主函数中使用，不能在其他函数中使用。

②允许在不同的函数中使用相同的变量名，它们代表不同变量，分配不同的存放单元，互不相干，不会发生混淆。

③复合语句中定义的变量，只限于使用当前函数中，也是复合语句的局部变量，复合语句就是用{}包含起来的语句块。

④形参变量、在函数体内定义的变量都是局部变量，实参给形参传值的过程也就是给局部变量赋值的过程。

全局变量：在所有函数外部定义的变量称为全局变量（Global Variable），它的作用域默认是整个程序，也就是所有的源文件，包括.c 和.h 文件。它的作用域是从声明时刻开始，到程序结束。

①全局变量定义必须在所有函数之外。

②全局变量可加强函数模块之间的数据联系，但是函数又依赖这些变量，降低函数的独立性。

③在同一源文件中，允许全局变量和局部变量同名，在局部变量作用域内，同名的全局变量不起作用。

④因为全局变量是共同使用的，在实际编程中一般建议少用或者慎重使用。