8.8局部变量和全局变量

8.8.1局部变量

在一个函数内部定义的变量是内部变量，它只在本函数范围内有效，也就是说只有在本函数内才能使用它们，在此函数以外是不能使用这些变量的。这称为“局部变量”。

不懂？看以下示例：

watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTU2MzE4_size_16_color_FFFFFF_t_70

有几点要说明

(1) 主函数中定义的变量(m,n)也只在主函数中有效,而不因为在主函数中定义而在整个文件或程序中有效。主函数也不能使用其他函数中定义的变量。

(2) 不同函数中可以使用相同名字的变量,它们代表不同的对象,互不干扰。例如, 上面在f1函数中定义了变量b和c,倘若在f2函数中也定义变量b和c,它们在内存中占不同的单元,互不混淆。

(3) 形式参数也是局部变量。例如上面f1函数中的形参a,也只在f1函数中有效。其他函数可以调用f1函数，但不能引用f1函数的形参a。

(4) 在一个函数内部,可以在复合语句中定义变量,这些变量只在本复合语句中有效,这种复合语句也称为“分程序”或“程序块”。

请再看下另一个示例！

watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTU2MzE4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1

8.8.2 全局变量

在函数内定义的变量是局部变量,而在函数之外定义的变量称为外部变量,外部变量是全局变量(也称全程变量)。

全局变量可以为本文件中其他函数所共用。它的有效范围为从定义变量的位置开始到本源文件结束。

示例

watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTU2MzE4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2

实战演练

分析源码！

题目一：输入正方体的长宽高l,w,h。求体积及三个面x*y,x*z,y*z的面积。

#include <stdio.h>
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;
}
void main()
{
    int v, l, w, h;
    printf("\ninput length, width and height:\n");
    scanf("%d%d%d", &l, &w, &h); //long, width, height
    v = vs(l, w, h); // v体积
    printf("\nv=%d,s1=%d,s2=%d,s3=%d\n", v, s1, s2, s3);
}

题目二：有一个一维数组，内放１０个学生成绩，写一个函数，求出平均分、最高分和最低分。

#include <stdio.h>
float Max = 0, Min = 0;    /*全局变量*/
void  main()
{
    float average(float array[], int n);
    float ave, score[10];
    int i;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        scanf("%f", &score[i]);
    }
    ave = average(score, 10);
    printf("max = %6.2f\nmin = %6.2f\naverage = %6.2f\n", Max, Min, ave);
}
float average(float array[], int n)       /*定义函数，形参为数组*/
{
    int i;
    float ave, sum = array[0]; 
    Max = Min = array[0];
    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        if (array[i] > Max)
            Max = array[i];
        else if (array[i] < Min)
            Min = array[i];
        sum += array[i];
    }
    ave = sum / n;
    return ave;
}

建议不在必要时不要使用全局变量，原因如下：

① 全局变量在程序的全部执行过程中都占用存储单元，而不是仅在需要时才开辟单元。

② 使用全局变量过多，会降低程序的清晰性，人们往往难以清楚地判断出每个瞬时各个外部变量的值。在各个函数执行时都可能改变外部变量的值，程序容易出错。因此，要限制使用全局变量。

③它使函数的通用性降低了，因为函数在执行时要依赖于其所在的外部变量。

如果将一个函数移到另一个文件中，还要将有关的外部变量及其值一起移过去。

但若该外部变量与其他文件的变量同名时，就会出现问题，降低了程序的可靠性和通用性。

一般要求把Ｃ程序中的函数做成一个封闭体，除了可以通过“实参——形参”的渠道与外界发生联系外，没有其他渠道。

8.9 变量的存储类别

8.9.1 动态存储方式与静态存储方式

前面已介绍了从变量的作用域（即从空间）角度来分，可以分为全局变量和局部变量。那么从变量值存在的时间（即生存期）角度来分，又可以分为静态存储方式和动态存储方式。

所谓静态存储方式是指在程序运行期间由系统分配固定的存储空间的方式。

而动态存储方式则是在程序运行期间根据需要进行动态的分配存储空间的方式。

用户存储空间可以分为三部分：

1. 程序区

2. 静态存储区

3. 动态存储区

在Ｃ语言中每一个变量和函数有两个属性：数据类型和数据的存储类别。

对数据型（如整型、字符型等）。存储类别指的是数据在内存中存储的方式。

存储方式分为两大类：静态存储类和动态存储类。

具体包含四种：自动的（ａｕｔｏ），静态的（ｓｔａｔｉｃ），寄存器的（ｒｅｇｉｓｔｅｒ），外部的（ｅｘｔｅｒｎ）。根据变量的存储类别，可以知道变量的作用域和生存期。

8.9.2 auto变量

函数中的局部变量，如不专门声明为static存储类别，都是动态地分配存储空间的(栈)，数据存储在动态存储区中。

函数中的形参和在函数中定义的变量(包括在复合语句中定义的变量)，都属此类，在调用该函数时系统会给它们分配存储空间，在函数调用结束时就自动释放这些存储空间。

因此这类局部变量称为自动变量。自动变量用关键字ａｕｔｏ作存储类别的声明。

int ｆ(int ａ)     /*定义f函数，ａ为形参 */
{
    auto  int ｂ, ｃ＝３;  /*定义ｂ、ｃ为自动变量*/
    ......
}

关键字auto可以省略，auto不写则隐含定为“自动存储类别”，属于动态存储方式。

8.9.3用static声明局部变量

n有时希望函数中的局部变量的值在函数调用结束后不消失而保留原值，即其占用的存储单元不释放，在下一次该函数调用时，该变量已有值，就是上一次函数调用结束时的值。

n这时就应该指定该局部变量为“静态局部变量”，用关键字static进行声明。

n通过下面简单的例子可以了解它的特点。

考察静态局部变量的值

/*********************************/
/* 该小程序考察静态局部变量的值。*/
/*********************************/
#include <stdio.h>
int f(int a) 
{
      auto int b = 0;
      static int c = 3;
      b = b + 1; // b == 1 , 1 , 1
      c = c + 1; // c == 4 , 5 , 6
      return (a+b+c); // 7 , 8 , 9
}
void main()
{
      int a=2, i;
      for(i=0; i < 3; i++)
      {
            printf("%d\n", f(a)); 
      }
}

我们对其进行单步跟踪，观察其static的作用。

对静态局部变量的说明

(1) 静态局部变量属于静态存储类别，在静态存储区内分配存储单元。在程序整个运行期间都不释放。

而自动变量（即动态局部变量）属于动态存储类别，占动态存储区空间而不占静态存储区空间，函数调用结束后即释放。

(2) 对静态局部变量是在编译时赋初值的，即只赋初值一次，在程序运行时它已有初值。

以后每次调用函数时不再重新赋初值而只是保留上次函数调用结束时的值。

而对自动变量赋初值，不是在编译时进行的，而是在函数调用时进行，每调用一次函数重新给一次初值，相当于执行一次赋值语句。

(3)如在定义局部变量时不赋初值的话，则对静态局部变量来说，编译时自动赋初值０（对数值型变量）或空字符（对字符变量）。

而对自动变量来说，如果不赋初值则它的值是一个不确定的值。

这是由于每次函数调用结束后存储单元已释放，下次调用时又重新另分配存储单元，而所分配的单元中的值是不确定的。

(4) 虽然静态局部变量在函数调用结束后仍然存在，但其他函数是不能引用它的。

实战演练：

例题：输出１到５的阶乘值。

/*********************/
/* 打印1到5的阶乘值。*/
/*********************/
#include <stdio.h>
int fac(int n)
{
      static int f = 1;
      f = f * n; // 1, 2, 2*3, 6*4, 24*5
      return (f); // 1, 2, 6, 24, 120
}
void main()
{
      int i;
      for(i=1; i <= 5; i++)
      {
            printf("%d! = %d\n", i, fac(i)); // 1, 2, 6, 24, 120
      }
}

8.9.4 register变量

一般情况下，变量（包括静态存储方式和动态存储方式）的值是存放在内存中的。

当程序中用到哪一个变量的值时，由控制器发出指令将内存中该变量的值送到运算器中。经过运算器进行运算，如果需要存数，再从运算器将数据送到内存存放。

如果有一些变量使用频繁（例如在一个函数中执行１００００次循环，每次循环中都要引用某局部变量），则为存取变量的值要花费不少时间。

为提高执行效率，Ｃ语言允许将局部变量的值放在CPU中的寄存器中，需要用时直接从寄存器取出参加运算，不必再到内存中去存取。

由于对寄存器的存取速度远高于对内存的存取速度，因此这样做可以提高执行效率。这种变量叫做寄存器变量，用关键字register作声明。

例如，输出１到n的阶乘的值。

改进程序如下：test3.c

/*********************/
/* 打印1到5的阶乘值。*/
/*    改进版本!!     */
/*********************/
#include <stdio.h>
int fac(int n)   //注意，这个版本不用static特性，所以把阶乘的过程放在fac()函数中实现。
{
      register int i, f = 1;  
      for(i=1; i <= n; i++)
      {
            f *= i;
      }
      return (f);
}
void main()
{
      int i;
      for(i=1; i <= 15; i++)
      {
            printf("%d! = %d\n", i, fac(i));
      }
}

8.9.5 用extern声明外部变量

外部变量即全局变量，它的作用域是从变量的定义处开始，到本程序文件的末尾。

在此作用域内，全局变量可以为程序中各个函数所引用。编译时将外部变量分配在静态存储区。

有时需要用extern来声明外部变量，以扩展外部变量的作用域。

示例：

/*************************************************/
/* 用extern声明外部变量，扩展程序文件中的作用域。*/
/*************************************************/
#include <stdio.h>
int max(int x, int y)
{
      int z;
      z = x>y ? x : y;
      return(z);
}
void main()
{ 
      extern A, B;  //试试去掉extern关键字。
      printf("%d\n", max(A, B));
}
int A = 13, B = -8;