【從零開始的 C 語言筆記】第二十六篇－變數的生命週期(1)

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Alicia 2021-11-22 21:17:21 ‧ 3309 瀏覽

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上一篇我們介紹了副函式的概念，一般來說我們會把特別處理某些資料的部分，另外拉出一個副函式來處理，除了更好閱讀之外，也會增加程式的可維護性，當某個功能出問題，只要專注處理負責該功能的函式就可以了。

雖然先前第六篇已經大概介紹過變數的用法跟概念了，不過今天我們來深入介紹變數的使用範圍與生命週期吧！

變數的生命週期？

看到生命週期大家或許會有點困惑，變數就是變數還有生命嗎？事實上變數會從被宣告的當下誕生，記憶體會分配一個位置給它，直到區塊結束、程式結束後就不再有效，會不能存取也找不到它，我們稱這個誕生到結束的過程為「變數的生命週期」。

一般介於「{ }」內的變數，變數存在的生命週期會僅限在內，超過「{ }」之外便會消亡，我們可以從以下程式碼看見：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 10;

    printf("%d\n",i);
    for(int i=0; i<5; i++){
        printf("%d\n",i);
    }
    printf("%d\n",i);

    return 0;
}

第一次宣告的變數是在main function的整數i(為10)，而第一次列印的結果也是10。

但第二次宣告的變數在for迴圈中，且為遞增的變數i，並隨著for迴圈列印了0到4，而不是for迴圈外的10。

但當for迴圈結束後，列印出的變數則是第一次宣告的10。

區域變數、全域變數？

先前我們有提到如果變數被宣告在「{ }」的區域內，那在超過「{ }」的範圍後就會消亡，所以我們不可能在變數宣告的區域範圍外使用它，而我們稱這種變數為「區域變數」；那如果我們要宣告一個全程式區域都可以使用的變數，也就是「全域變數」時要怎麼做呢？

區域變數

(1) 以函式為範圍
但凡離開宣告變數的「{ }」範圍外，變數便不可再使用，且主函式宣告的變數，在副函式是不可以使用的，因副函式已經出了主函式範圍之外。

#include <stdio.h>

void test();

int main()
{
    int x = 10;

    printf("%d\n",x);
    test();
    printf("%d\n",x);

    return 0;
}

void test(){
    int x = 5;
    printf("%d\n",x);
}

如同列印結果，主函式宣告的變數出了主函式範圍，在副函式是不可使用變數的，但在副函式宣告同名變數並不衝突，只是副函式宣告的變數，也只能在副函式中使用。

(2) 以小區塊為範圍
前面有提到若離開宣告變數的「{ }」範圍外，變數便不可再使用，但若在範圍之內的小區塊(如for、while、if等等區塊)又宣告同名變數，則在小區塊內變數將以小區塊變數覆蓋，但一出小區塊範圍也不可使用。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 10;

    printf("%d\n",i);
    for(int i = 1; i<=5; i++){
        printf("%d\n",i);
    }
    printf("%d\n",i);

    return 0;
}

如同列印結果，在for迴圈區塊內又宣告同名變數，在其區塊範圍內會暫時覆蓋，直到離開該區塊則區塊變數便不可使用。

2. 全域變數
如果要宣告一個全程式都可以使用的「全域變數」，我們將宣告在主函式外，通常為主函式部分之前。

#include <stdio.h>

int x = 15;
int main()
{
    printf("%d\n", x);
    test();
    printf("%d\n", x);

    return 0;
}

void test(){
    printf("%d\n", x);
}

可以從結果看到若宣告為全域變數，且未被區域的同名變數覆蓋的話，程式的全區域都可以使用這個變數。

小結

變數是有使用的範圍的，且出了範圍就會自動消亡，而變數誕生至消亡則為變數的生命週期。
非全程式可使用之變數為區域變數，反之則是全域變數。
主函式宣告之變數，出了主函式便不可使用(如到了副函式時)；副函式宣告之變數，出了副函式便不可使用(如回到主函式或任何不在副函式範圍的地方)；被小區塊(for、while、if等區塊)宣告之變數，出了小區塊後便不可使用。
變數是可以被不同範圍的同名區域變數覆蓋的。