未回传不能取款 5.4 全局变量与局部变量

5.4 全局变量与局部变量

上一节我们学习了函数的调用并分析了函数的执行过程，当一个函数调用另一个函数时，即建立了函数间的信息传递的关系。主调用函数通过实际参数把数据传给被调用函数，被调用函数用传入的数据进行运算后，最后通过语句把结果回传给主调用函数。本节我们讲解变量生命周期、全局变量和局部变量。

变量的生命周期指的是变量从“生”到“死”的时间段。前面定义的函数中的所有变量都是在函数执行时“生”，在函数结束时“死”，且只有定义它的函数才能使用，称为局部变量。局部变量只在函数体内有效，离开了定义它的函数体，其它任何函数都不可见、不可用。所以，不同函数中可以有同名变量，他们是不同的变量，不会互相干扰。如下图，用函数输出2至1000所有素数的实例中，函数与main都定义了变量i,但这两个变量名字相同，但是占用不同的存储单元，都只能被定义它的函数使用。main函数见不到也不能访问中的变量i,反过来，也见不到也不能访问main中的变量i。

int isprime(int n)
{
       int i;
          ...
}
int main( )
 {
 int i;
for(i=2;i<1000;i++)
     if( isprime(i) ) printf("%d ",i);
}

也就是说在函数中可以任意定义自己的变量名，不用担心与其它函数的变量同名。这是程序设计的一种重要的思想——信息隐藏。即自己内部的信息只有自己可见，其它函数甚至主调用函数都看不到被调用函数内部定义的变量。除了函数内定义的局部变量外，还有一种在复合语句或分程序中定义的局部变量，这种变量的生命期更短，只在复合语句中有效，复合语句之外的程序不能使用复合语句内定义的变量。如以下程序：

int main( )
{
 int a;
a=10;
 {
    int a;
    a=20;
    printf("a1=%dn",a);
  }
 printf("a2=%dn",a);
 return 0;
}

程序在main中定义了一个局部变量a，在复合语句中又定义了一个只作用在复合语句的同名局部变量a。在这种情况下，复合语句内的变量a与外面的变量a是不同的变量，因此复合语句输出的是它内部的变量a的值，而main中的输出语句输出的是main中的变量a的值,程序执行后结果是：

a1=20

a2=10

但是在某些时候，多个函数需要共享一些变量，这就需要打破信息隐藏的规则。如：银行余额的查询、存取款等就需要定义一个被多个函数都能访问的变量，这种能被所有函数共享的变量称为全局变量。全局变量不属于某个函数，因此只能在函数之外定义，全局变量的生命周期从定义开始到整个程序结束都有效。我们看一下银行存款模拟的实例。

例1：个人银行业务模拟。假定某人到银行存钱之前要先在银行开户，并至少存入10元钱，开户后，此人在银行的存款余额为刚存入的金额。有了帐户后，此人可查询自己的存款余额、存入一定金额、取出不多于存款余额的金额等。试编写一个程序模拟个人银行业务。

首先要解决银行存款余额的问题。可以考虑用一个双精度实型变量来表示存款余额，由于可以被查询、存款(增加)、取款(减少)。因此，变量只能定义为全局变量,这样就可以被查询、存款和取款等操作访问。如果的初值为-1,表示未建立帐户，对于未创建的帐户不能查询、存取款。如：

      double balance=-1;

由于个人银行业务可以有建立帐户、查询、取款、存款等四类操作。因此可以分别用4个函数、query、,等表示。

函数的作用只是存入超过10元的金额x,所以函数形式参数为x,并且没有返回值，函数代码为：

void createAcc(double x)
{
if(x<10)
    printf("Can't create account!n");
else
   balance=x;
 }

查询帐户余额函数query只是返回全局变量的余额，因此函数没有形式参数，但是有返回值。要注意函数需要判断该帐户是否已创建，可以通过是否为-1来判断，函数为：

double query( )
{
  if(balance==-1){
    printf("Account is not exists!n");
    exit(0);
  } 
  else
   return balance;
}

函数中调用了exit函数，该函数表示直接结束当前运行的程序，其头文件为.h。表示如果帐户不存在，程序就结束，所有查询、取款、存款操作都不允许。

存款操作函数只是完成在帐户中存入一定金额,因此函数需要一个形式参数x表示要存放的金额，但不需要返回任何数据，因此函数为：

void inCome(double x)
{
     if(balance==-1){
         printf("Account is not exists!n");
         exit(0);
      }
     else
        balance=balance+x;
}

取款操作只有余额大于或等于取款金额时，才能完成操作，函数需要“喂入”取款金额，因经需要一个形式参数x，但不需要返回值。函数代码如下：

void outCome(double x)
{
     if(balance==-1){
         printf("Account is not exists!n");
         exit(0);
      }
     else if( fabs(balance-x)< 1e-6 )
         printf("Balance is less than outcome!n");
         exit(1);
     }
     else
         balance=balance-x;
}

相关函数完成后，现在该来考虑主函数main了。在程序执行后，希望显示一个菜单给用户并提示用户输入字符做出选择，计算机根据用户选择完成相应的操作。操作完成后继续显示主菜单，等待输入字符继续下一次操作。当输入数值 0时退出循环。main的伪代码为:

int main( )
{
int choice;
double x;
while( 1 ){ //死循环
     choice=menu( ); //显示主菜单并返回输入的数
     if(choice==0) break;
     switch(choice){
              case 1: printf("Enter x before create account!:n");
                          scanf("%lf",&x);
                          createAcc(x);
                          break;
             case 2：x=query( );
                          printf("Your balance is %lfn",x);
                          break;
             case 3：printf("Enter what you income:");
                         scanf("%lf",&x);
                         inCome(x);
                         printf("Your balance is %lfn",balance);
                         break;
             case 4: printf("Enter what you outcome:");
                        scanf("%lf",&x);
                        outCome(x);
                        printf("Your balance is %lfn",balance);
                        break;
              default:
                        printf("Invalid choice!n");
    }
 }
return 0;
}

main函数中还有主菜单函数menu没有实现，因为主菜单不仅显示菜单，而且要返回用户的选择。因此，该函数无形式参数，但有一个返回值返回用户选择的数。函数如下：

int menu( )
{
  int choice;
  printf("1.create account!n");
  printf("2.query balance!n");
  printf("3.income some money!n");
  printf("4.outcome some money!n");
  printf("0.end program!n");
  printf("Please enter 0、1、2、3、4:");
  scanf("%d",&choice);
  return choice;
}

现在，整个程序所有代码已完成，应该是目前我们碰到代码行数最多的程序了，但是如果我们如果逐个函数阅读，程序也只有6个函数而已。程序如下：

#include 
#include 
double balance=-1;
void createAcc(int x){.....}
double query( ){.....}
void inCome(int x){.....}
void outCome(int x){......}
int menu( ){.......}
int main( )
{
......
}

为篇幅起见，程序中每个函数的代码都省略了。以上程序所有函数都共享了一个全局变量,现实问题中，需要全局变量的程序更多一些。

接下来我们看一下，当全局变量与局部变量具有相同的名字时，如何理解程序呢？先看一下以下例子：

int a;
void fun1( )
{
   int a=0;
   a=a+1;
   printf("fun1:a=%dn",a);
}
void fun2( )
{
   a=a+1;
   printf("fun2:a=%dn",a);
}
void fun3(int a)
{
   a=a+1;
   printf("fun3:a=%dn",a);
}
int main( )
{
   a=10;
   fun1( );
   fun2( );
   fun3(10);
   printf("main:a=%dn",a);
   return 0;
}

以上程序有一个全局变量a，四个函数都能共享该变量。程序的运行结果是什么呢？在弄懂程序结果之前，我们先要弄明白C语言的规定： C程序的全局变量存储在数据区，而局部变量存在栈区。所以同名全局变量与局部变量，虽然名字相同但它们是不同的变量。在程序执行过程中，变量作用范围越小，优先级越高。所以，当函数中定义的变量名与全局变量相同时，全局变量会被函数屏蔽，函数内使用的同名变量是函数内定义的变量而不全局变量。

根据局部变量优先的原则，函数main中的a是全局变量，在第一行被赋予了10；main中第二行调用了fun1函数，fun1函数有一个局部变量a,且初值为0,所以函数中的a=a+1用的是局部变量，a的值为1；main函数第三行调用函数fun2，而fun2的变量a是全局变量，执行a=a+1后a变为了11；接下来调用fun3，fun3的实参是全局变量a，其值在fun2刚被更新为11,所以把11传给fun3的形式参数a,因此fun3中的a是形式参数,执行a=a+1后形式参数变为了12；最后执行main中的输出，a的值仍然为11。所以，程序运行后，结果是：

fun1:a=1
fun2:a=11
fun3:a=12
main:a=11

在编程时，除非必要，一般不要什么都用全局变量，因为全局变量可以被所有函数更新，导致很难预测在某个时刻其值是多少，这会使程序变得难以理解。但在追求运行速度的程序中——如游戏软件，可以借助全局变量的使用提高程序的执行速度。

本节对变量的生命周期、局部变量与全局变量进行了介绍，特别是对同名全局变量和局部变量进行了区分，对全局变量优缺点和使用场景进行了初步分析。本节就讲到这里，下次再见！