C – 函數與變數

7.4   內部變數與外部變數

Ｃ語言中所有的變數都有自己的範圍。變數說明的位置不同，其範圍也不同，據此將Ｃ語言中的變數分為內部變數和外部變數。

7.4.1  內部變數

7.4.2  外部變數

7.4.1  內部變數

在一個函數內部說明的變數是內部變數，它只在該函數範圍內有效。

也就是說，只有在包含變數說明的函數內部，才能使用被說明的變數，在此函數之外就不能使用這些變數了。所以內部變數也稱“局部變數”。

例如：

int f1(int a)     /*函數f1*/

    {  int b,c；

        ……

    }                  /*a,b,c範圍：僅限於函數f1()中*/

int f2(int x)     /*函數f2*/

   {  int y,z；     

 ……

   }           /*x,y,z範圍：僅限於函數f2()中*/

main()

    { int m,n；

       ……

    }                  /*m,n範圍：僅限於函數main()中*/

關於局部變數的範圍還要說明以下幾點：

1．主函數main()中定義的內部變數，也只能在主函數中使用，其它函數不能使用。同時，主函數中也不能使用其它函數中定義的內部變數。因為主函數也是一個函數，與其它函數是平行關係。這一點是與其它語言不同的，應予以注意。

2．形參變數也是內部變數，屬於被調用函數；實參變數，則是調用函數的內部變數。

3．允許在不同的函數中使用相同的變數名，它們代表不同的對象，分配不同的單元，互不干擾，也不會發生混淆。

4．在複合陳述式中也可定義變數，其範圍只在複合陳述式範圍內。

7.4.2  外部變數

在函數外部定義的變數稱為外部變數。以此類推，在函數外部定義的數組就稱為外部數組。

外部變數不屬於任何一個函數，其範圍是：從外部變數的定義位置開始，到本檔案結束為止。

外部變數可被範圍內的所有函數直接引用，所以外部變數又稱全域變數。

    [案例7.9]  輸入長方體的長（l）、寬（w）、高（h），求長方體體積及正、側、頂三個面的面積。

/*案例代碼檔案名稱：AL7_9.C*/

/*功能：利用全域變數計算長方體的體積及三個面的面積*/

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;

          }

    main()

          {int v,l,w,h;

            clrscr();

            printf("/ninput length,width and height： ");

            scanf("%d%d%d",&l,&w,&h);

            v=vs(l,w,h);

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

           getch();

          }                                                        

對於全域變數還有以下幾點說明：

（1）外部變數可加強函數模組之間的資料聯絡，但又使這些函數依賴這些外部變數，因而使得這些函數的獨立性降低。

從模組化程式設計的觀點來看這是不利的，因此不是非用不可時，不要使用外部變數。

（2）在同一源檔案中，允許外部變數和內部變數同名。在內部變數的範圍內，外部變數將被屏蔽而不起作用。

（3）外部變數的範圍是從定義點到本檔案結束。如果定義點之前的函數需要引用這些外部變數時，需要在函數內對被引用的外部變數進行說明。外部變數說明的一般形式為：

extern  資料類型  外部變數[，外部變數2……]；

注意：外部變數的定義和外部變數的說明是兩回事。外部變數的定義，必須在所有的函數之外，且只能定義一次。而外部變數的說明，出現在要使用該外部變數的函數內，而且可以出現多次。

[案例7.10]  外部變數的定義與說明。

/*案例代碼檔案名稱：AL7_10.C*/

int vs(int xl,int xw)

    { extern int xh；                  /*外部變數xh的說明*/

       int v；

       v=xl*xw*xh；                 /*直接使用外部變數xh的值*/

       return v；

    }

main()

    {  extern int xw,xh；           /*外部變數的說明*/

        int xl=5；                        /*內部變數的定義*/

        printf("xl=%d,xw=%d,xh=%d/nv=%d",xl,xw,xh,vs(xl,xw))；

    }

int xl=3,xw=4,xh=5；            /*外部變數xl、xw、xh的定義*/

                                             

7.5   內建函式和外部函數

        當一個來源程式由多個源檔案組成時，Ｃ語言根據函數能否被其它源檔案中的函數調用，將函數分為內建函式和外部函數。

7.5.1  內建函式（又稱靜態函數）

7.5.2  外部函數

7.5.3  多個來源程式檔案的編譯和串連

7.5.1  內建函式（又稱靜態函數）

如果在一個源檔案中定義的函數，只能被本檔案中的函數調用，而不能被同一程式其它檔案中的函數調用，這種函數稱為內建函式。

定義一個內建函式，只需在函數類型前再加一個“static”關鍵字即可，如下所示：

static  函數類型  函數名(函數參數表)

                {……}

關鍵字“static”，譯成中文就是“靜態”，所以內建函式又稱靜態函數。但此處“static”的含義不是指儲存方式，而是指對函數的範圍僅局限於本檔案。

使用內建函式的好處是：不同的人編寫不同的函數時，不用擔心自己定義的函數，是否會與其它檔案中的函數同名，因為同名也沒有關係。

7.5.2  外部函數

外部函數的定義：在定義函數時，如果沒有加關鍵字“static”，或冠以關鍵字“extern”，表示此函數是外部函數：

[extern]  函數類型  函數名(函數參數表)

                       {……}

調用外部函數時，需要對其進行說明：

[extern]  函數類型  函數名(參數類型表)[，函數名2(參數類型表2)……]；

[案例7.11]  外部函數應用。

（1）檔案mainf.c

main()

{  extern void input(…),process(…),output(…);         

    input(…);  process(…);  output(…);

}

（2）檔案subf1.c

……

extern void input(……)                           /*定義外部函數*/

   {……}

（3）檔案subf2.c

……

extern void process(……)                      /*定義外部函數*/

   {……}

（4）檔案subf3.c

……

extern void output(……)                        /*定義外部函數*/

   {……}

7.5.3  多個來源程式檔案的編譯和串連

（1）一般過程

編輯各源檔案 → 建立Project（項目）檔案 → 設定項目名稱 → 編譯、串連，運行，查看結果。

（2）建立Project（項目）檔案

用編輯源檔案相同的方法，建立一個副檔名為.PRJ的專案檔：該檔案中僅包括將被編譯、串連的各源檔案名稱，一行一個，其副檔名.C可以預設；檔案名稱的順序，僅影響編譯的順序，與運行無關。

注意：如果有某個（些）源檔案不在目前的目錄下，則應在檔案名稱前冠以路徑。

（3）設定項目名稱

開啟菜單，選取Project／Project name，輸入專案檔名即可。

（4）編譯、串連，運行，查看結果

與單個源檔案相同。編譯產生的目標檔案，以及串連產生的可執行檔，它們的主檔案名，均與專案檔的主檔案名相同。

注意：當前專案檔調試完畢後，應選取Project／Clear project，將其項目名稱從“Project name”中清除（清除後為空白）。否則，編譯、串連和啟動並執行，始終是該專案檔！

（5）關於錯誤跟蹤

預設時，僅跟蹤當前一個來源程式檔案。如果希望自動跟蹤項目中的所有源檔案，則應將Options／Environment／Message Tracking開關置為“All files ”：連續按斷行符號鍵，直至“All files”出現為止。此時，滾動訊息視窗中的錯誤資訊時，系統會自動載入相應的源檔案到編輯視窗中。

也可關閉跟蹤(將“Message Tracking”置為“Off”)。此時，只要定位於感興趣的錯誤資訊上，然後斷行符號，系統也會自動將相應源檔案載入到編輯視窗中。

7.6   變數的動態儲存裝置與靜態儲存簡介

在Ｃ語言中，對變數的儲存類型說明有以下四種：自動變數(auto)、寄存器變數(register)、外部變數(extern)、靜態變數(static)。自動變數和寄存器變數屬於動態儲存裝置方式，外部變數和靜態內部變數屬於靜態儲存方式。

7.6.1  內部變數的儲存方式

7.6.2  外部變數的儲存方式

7.6.1  內部變數的儲存方式

1．靜態儲存──靜態內部變數

（1）定義格式： static  資料類型  內部變數表；

（2）儲存特點

1）靜態內部變數屬於靜態儲存。在程式執行過程中，即使所在函數調用結束也不釋放。換句話說，在程式執行期間，靜態內部變數始終存在，但其它函數是不能引用它們的。

2）定義但不初始化，則自動賦以"０"（整型和實型）或'/0'（字元型）；且每次調用它們所在的函數時，不再重新賦初值，只是保留上次調用結束時的值！

（3）何時使用靜態內部變數

1）需要保留函數上一次調用結束時的值。

2）變數只被引用而不改變其值。

2．動態儲存裝置──自動局部變數（又稱自動變數）

（1）定義格式：[auto]  資料類型  變數表；        

（2）儲存特點

1）自動變數屬於動態儲存裝置方式。在函數中定義的自動變數，只在該函數內有效；函數被調用時分配儲存空間，調用結束就釋放。

在複合陳述式中定義的自動變數，只在該複合陳述式中有效；退出複合陳述式後，也不能再使用，否則將引起錯誤。

2）定義而不初始化，則其值是不確定的。如果初始化，則賦初值操作是在調用時進行的，且每次調用都要重新賦一次初值。

3）由於自動變數的範圍和生存期，都局限於定義它的個體內（函數或複合陳述式），因此不同的個體中允許使用同名的變數而不會混淆。即使在函數內定義的自動變數，也可與該函數內部的複合陳述式中定義的自動變數同名。

建議：系統不會混淆，並不意味著人也不會混淆，所以盡量少用同名自動變數！

[案例7.13]自動變數與靜態局部變數的儲存特性。

/*案例代碼檔案名稱：AL7_13.C*/

void  auto_static(void)

   {  int var_auto=0;               /*自動變數：每次調用都重新初始化*/

       static int var_static=0;              /*靜態局部變數：只初始化1次*/

       printf(“var_auto=%d, var_static=%d/n”, var_auto, var_static);

       ++var_auto;

       ++var_static;

     }

main()

     {  int i;

       for(i=0; i<5; i++) auto_static();

     }   

3．寄存器儲存──寄存器變數

一般情況下，變數的值都是儲存在記憶體中的。為提高執行效率，Ｃ語言允許將局部變數的值存放到寄存器中，這種變數就稱為寄存器變數。定義格式如下：

          register   資料類型   變數表；

（1）只有局部變數才能定義成寄存器變數，即全域變數不行。

（2）對寄存器變數的實際處理，隨系統而異。例如，微機上的MSC和TC 將寄存器變數實際當作自動變數處理。

（3）允許使用的寄存器數目是有限的，不能定義任意多個寄存器變數。

7.6.2  外部變數的儲存方式

外部變數屬於靜態儲存方式：

（1）靜態外部變數──只允許被本源檔案中的函數引用

其定義格式為：  static  資料類型  外部變數表；

（2）非靜態外部變數──允許被其它源檔案中的函數引用

定義時預設static關鍵字的外部變數，即為非靜態外部變數。其它源檔案中的函數，引用非靜態外部變數時，需要在引用函數所在的源檔案中進行說明：

extern  資料類型  外部變數表；

注意：在函數內的extern變數說明，表示引用本源檔案中的外部變數！而函數外（通常在檔案開頭）的extern變數說明，表示引用其它檔案中的外部變數。

靜態局部變數和靜態外部變數同屬靜態儲存方式，但兩者區別較大：

（1）定義的位置不同。靜態局部變數在函數內定義，靜態外部變數在函數外定義。

（2）範圍不同。靜態局部變數屬於內部變數，其範圍僅限於定義它的函數內；雖然生存期為整個來源程式，但其它函數是不能使用它的。

靜態外部變數在函數外定義，其範圍為定義它的源檔案內；生存期為整個來源程式，但其它源檔案中的函數也是不能使用它的。

    （3）初始化處理不同。靜態局部變數，僅在第1次調用它所在的函數時被初始化，當再次調用定義它的函數時，不再初始化，而是保留上1次調用結束時的值。而靜態外部變數是在函數外定義的，不存在靜態內部變數的“重複”初始化問題，其當前值由最近1次給它賦值的操作決定。

務必牢記：把局部變數改變為靜態內部變數後，改變了它的儲存方式，即改變了它的生存期。把外部變數改變為靜態外部變數後，改變了它的範圍，限制了它的使用範圍。因此，關鍵字“static”在不同的地方所起的作用是不同的。