C语言局部变量和全局变量

在《C语言函数的参数和返回值》中提到，形参变量要等到函数被调用时才分配内存，调用结束后立即释放内存。这说明形参变量的作用域非常有限，只能在函数内部使用，离开该函数就无效了。所谓作用域（Scope），就是变量的有效范围。

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。决定变量作用域的是变量的定义位置。

局部变量

定义在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。例如：

int f1(int a){
    int b,c;  //a,b,c仅在函数f1()内有效
    return a+b+c;
}
int main(){
    int m,n;  //m,n仅在函数main()内有效
    return 0;
}

几点说明：

1) 在 main 函数中定义的变量也是局部变量，只能在 main 函数中使用；同时，main 函数中也不能使用其它函数中定义的变量。main 函数也是一个函数，与其它函数地位平等。

2) 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。

3) 可以在不同的函数中使用相同的变量名，它们表示不同的数据，分配不同的内存，互不干扰，也不会发生混淆。

4) 在语句块中也可定义变量，它的作用域只限于当前语句块。

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。例如：

int a, b;  //全局变量
void func1(){
    //TODO:
}
float x,y;  //全局变量
int func2(){
    //TODO:
}
int main(){
    //TODO:
    return 0;
}

a、b、x、y 都是在函数外部定义的全局变量。C语言代码是从前往后依次执行的，由于 x、y 定义在函数 func1() 之后，所以在 func1() 内无效；而 a、b 定义在源程序的开头，所以在 func1()、func2() 和 main() 内都有效。

局部变量和全局变量的综合示例

【示例1】输出变量的值：

#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();
    //代码块由{}包围
    {
        int n = 40;  //局部变量
        printf("block n: %d\n", n);
    }
    printf("main n: %d\n", n);
    return 0;
}

运行结果：

代码中虽然定义了多个同名变量 n，但它们的作用域不同，在内存中的位置（地址）也不同，所以是相互独立的变量，互不影响，不会产生重复定义（Redefinition）错误。

1) 对于 func1()，输出结果为 20，显然使用的是函数内部的 n，而不是外部的 n；func2() 也是相同的情况。

当全局变量和局部变量同名时，在局部范围内全局变量被“屏蔽”，不再起作用。或者说，变量的使用遵循就近原则，如果在当前作用域中存在同名变量，就不会向更大的作用域中去寻找变量。

2) func3() 输出 10，使用的是全局变量，因为在 func3() 函数中不存在局部变量 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。

3) 由{ }包围的代码块也拥有独立的作用域，printf() 使用它自己内部的变量 n，输出 40。3) C语言规定，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。对于 main() 函数，即使代码块中的 n 离输出语句更近，但它仍然会使用 main() 函数开头定义的 n，所以输出结果是 30。

【示例2】根据长方体的长宽高求它的体积以及三个面的面积。

#include <stdio.h>
int s1, s2, s3;  //面积
int vs(int a, int b, int c){
    int v;  //体积
    v = a * b * c;
    s1 = a * b;
    s2 = b * c;
    s3 = a * c;
    return v;
}
int main(){
    int v, length, width, height;
    printf("Input length, width and height: ");
    scanf("%d %d %d", &length, &width, &height);
    v = vs(length, width, height);
    printf("v=%d, s1=%d, s2=%d, s3=%d\n", v, s1, s2, s3);
    return 0;
}

运行结果：

根据题意，我们希望借助一个函数得到三个值：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，而将面积 s1、s2、s3 设置为全局变量。全局变量的作用域是整个程序，在函数 vs() 中修改 s1、s2、s3 的值，能够影响到包括 main() 在内的其它函数。