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。同样，在复合语句中定义的变量只在本复合语句范围内有效。这称为局部变量(local variable)。

对局部变量的一些说明：
1) 主函数main中定义的变量(m, n)也只在主函数中有效，不会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同名的变量，它们代表不同的对象，互不干扰。例如，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，不会混淆。

3) 可以在一个函数内的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。

4) 形式参数也是局部变量。例如f1函数中的形参a也只在f1函数中有效。其他函数不能调用。

5) 在函数声明中出现的参数名，其作用范围只在本行的括号内。实际上，编译系统对函数声明中的变量名是忽略的，即使在调用函数时也没有为它们分配存储单元。例如：

int max(int a, int b);//函数声明中出现a、b
int max(int x, int y) //函数定义，形参是x、y
{
    cout<<x<<y<<endl; //合法，x、y在函数体中有效
    cout<<a<<b<<endl;  //非法，a、b在函数体中无效
}

全局变量

在一个函数中既可以使用本函数中的局部变量，又可以使用有效的全局变量。

对全局变量的一些说明：
1) 设全局变量的作用是增加函数间数据联系的渠道。

2) 建议不在必要时不要使用全局变量，因为：

• 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。
• 它使函数的通用性降低了，因为在执行函数时要受到外部变量的影响。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，就会出现问题，降低了程序的可靠性和通用性。在程序设计中，在划分模块时要求模块的内聚性强、与其他模块的耦合性弱。即模块的功能要单一(不要把许多互不相干的功能放到一个模块中)，与其他模块的相互影响要尽量少，而用全局变量是不符合这个原则的。
• 一般要求把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。这样的程序移植性好，可读性强。
• 使用全局变量过多，会降低程序的清晰性。在各个函数执行时都可能改变全局变量的值，程序容易出错。因此，要限制使用全局变量。

C++变量的存储类别（动态存储、静态存储、自动变量、寄存器变量、外部变量）

动态存储方式与静态存储方式

• 程序区
• 静态存储区
• 动态存储区

图 4.1

• 函数形式参数。在调用函数时给形参分配存储空间。
• 函数中的自动变量(未加static声明的局部变量，详见后面的介绍)。
• 函数调用时的现场保护和返回地址等。

自动变量

用static声明静态局部变量

【例4.1】静态局部变量的值。

#include <iostream>
using namespace std;
int f(int a)  //定义f函数,a为形参
{
   auto int  b=0; //定义b为自动变量
   static int c=3; //定义c为静态局部变量
   b=b+1;
   c=c+1;
   return a+b+c;
}

int main( )
{
   int a=2,i;
   for(i=0;i<3;i++)
   cout<<f(a)<<" ";
   cout<<endl;
   return 0;
}

图 4.2

1. 静态局部变量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，存储在动态存储区空间(而不是静态存储区空间)，函数调用结束后即释放。
2. 为静态局部变量赋初值是在编译时进行值的，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。而为自动变量赋初值，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. 如果在定义局部变量时不赋初值的话，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(对字符型变量)。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，也就是说，在其他函数中它是“不可见”的。

【例4.2】输出1~5的阶乘值(即1!，2!，3!，4!，5!)。

#include <iostream>
using namespace std;
int fac(int);  //函数声明
int main( )
{
   int i;
   for(i=1;i<=5;i++)
      cout<<i<<"!="<<fac(i)<<endl;
   return 0;
}

int fac(int n)
{
   static int f=1;  //f为静态局部变量，函数结束时f的值不释放
   f=f*n;  //在f原值基础上乘以n
   return f;
}

运行结果为
1!=1
2!=2
3!=6
4!=24
5!=120
每次调用fac(i)，就输出一个i，同时保留这个i!的值，以便下次再乘(i+1)。

2) 如果初始化后，变量只被引用而不改变其值，则这时用静态局部变量比较方便，以免每次调用时重新赋值。 但是应该看到，用静态存储要多占内存，而且降低了程序的可读性，当调用次数多时往往弄不清静态局部变量的当前值是什么。因此，如不必要，不要多用静态局部变量。

用register声明寄存器变量

图 4.3

int fac(int n)
{
   register int i,f=1; //定义i和f是寄存器变量
   for(i=1;i<=n;i++) f=f*i;
   return f;
}

用extern声明外部变量

#include <iostream>
using namespace std;
int max(int,int);  //函数声明
void main( )
{
   extern int a,b;//对全局变量a,b作提前引用声明
   cout<<max(a,b)<<endl;
}
int a=15,b=-7;//定义全局变量a,b
int max(int x,int y)
{
   int z;
   z=x>y?x:y;
   return z;
}

用static声明静态外部变量

C++(四) :变量