(C 课件)4章 变量作用域第(函数2)讲解

块指一对大括号括起来的程序段。块中定义的标 识符，作用域在块内。 复合语句是一个块。复合语句中定义的标识符， 作用域仅在该复合语句中。 函数也是一个块。 函数中定义的标识符，包括形参和函数体中定义 的局部变量，作用域都在该函数内，也称作函数域。 【例4.7】 输入两数，按从大到小的顺序保存。
1.
块域【例4.7】
4.6.1 存储类型
4.4.2 生命期
4.6.1 存储类型
C++中关于存储类型的说明符（storage class specifier）有四 个：auto、register、static和extern。其中用auto和register修 饰的称为自动存储类型，用static修饰的称为静态存储类型， 用extern修饰的称为外部存储类型。
4.3 全局变量和局部变量
4.3.1 变量的存储机制与C++的内存布局 4.3.2 全局变量 4.3.3 局部变量
4.3.1 变量的存储机制与C++的内存布局
操作系统为一个 C++ 程序的运行所分配的内 存分为四个区域，如图4.3 所示：
自由存储区 (动态数据) 栈区（函数局部数据） （main()函数局部数据）
t= 4.5
打印main() 中的t=4.5 调用 fun( ) 函数 fun( ) 打印fun() 中的t=5
打印main() 中的t=4.5
4.4 函数调用机制
局部变量占用的内存是在程序执行过程中“动态”地建立 和释放的。这种“动态”是通过栈由系统自动管理进行的。
调用过程：
（1）建立栈空间； （2）保护现场：主调函数运行状态和返回地址入栈； （3）为被调函数中的局部变量分配空间，完成参数传递； （4）执行被调函数函数体； （5）释放被调函数中局部变量占用的栈空间； （6）恢复现场：取主调函数运行状态及返回地址，释放栈空间； （7）继续主调函数后续语句。
n=100 n=100*2 =200 打印 200 调用 func( ) 打印 400 函数 func( ) 200*2 =400
4.3.3 局部变量
局部变量引入：
定义在函数内或块内的变量称为局部变量。 局部变量在程序运行到它所在的块时建立在栈中， 该块执行完毕局部变量占有的空间即被释放。故亦称 为自动变量。 局部变量在定义时可加修饰词 auto，但通常省略。 局部变量在定义时若未初始化，其值为随机数。 程序中使用的绝大多数变量都是局部变量。
【例4.9】 显示同名变量可见性。
100
200
300
1100 500 600 int n=100; 100 #include <iostream.h> 500 200 300 int main(){ int i=200,j=300; cout<< n<<'\t'<<i<<'\t'<<j<<endl; { //内部块 int i=500,j=600,n; 内n=500+600 =1100 n=i+j; cout<< n<<'\t'<<i<<'\t'<<j<< endl; 内 j= 600 //输出局部变量n 内 i= 500 cout<<::n<<endl;//输出全局变量n 外部 j=300 } n=i+j; //修改全局变量 外部 i=200 cout<< n<<'\t'<<i<<'\t'<<j<< endl; 全局n= 500 100 200+300=500 return 0;}
4.6.1 存储类型
2 静态存储类型
static说明的变量称为静态变量。根据定义的位置不同，还 分为局部静态变量和全局静态变量，也称内部静态变量和外部 静态变量。静态变量均存储在全局数据区，如果程序未显式给 出初始化值，则等效初始化为全0；静态变量占有的空间要到整 个程序执行结束才释放，故静态变量具有整个程序执行期间的 生命期。
4.6 存储类型与标识符的生命期
存储类型（storage class）决定标识符的存储 区域，即编译系统在不同区域为不同存储类型的标 识符分配空间。由于存储区域不同，标识符的生命 期也不同。所谓生命期，指的是标识符从获得空间 到空间释放之间的期间，标识符只有在生存期中、 并且在其自己的作用域中才能被访问。
1
自动存储类型
自动变量为用auto说明的变量，通常auto缺省。局部变量都是自 动变量，生命期开始于块的执行，结束于块的结束，其原 因是自动变量的空间分配在栈中，块开始执行时系统自动 分配空间，块执行结束时系统自动释放空间。故自动变量 的生命期和作用域是一致的。 为提高程序运行效率，可以将某些变量保存在寄存器中，即用 register说明为寄存器变量，但不提倡使用。
4.3.2 全局变量
全局变量引入：
在所有函数之外定义的变量称为全局变量。 全局变量存放在全局数据区，因编译器自动将 该区清为全 0 ，如果用户在定义时不显式给出初始 化值，则等效初始化为全0 。 全局变量可定义在程序开头，也可定义在中间 位置，该全局变量在定义处之后的任何位置都是可 以访问的，称为可见的。
1. 块域
对于块中嵌套其它块的情况，如果嵌套块中有同 名局部变量，服从局部优先原则，即在内层块中屏 蔽外层块中的同名变量，换句话说，内层块中局部 变量的作用域为内层块；外层块中局部变量的作用 域为外层除去包含同名变量的内层块部分。 如果块内定义的局部变量与全局变量同名，块内仍 然局部变量优先，但与块作用域不同的是，在块内 可以通过域运算符“::”访问同名的全局变量。 【例4.9】 显示同名变量可见性。
4.5
作用域与标识符的可见性
作用域： 指标识符能够被使用的范围。只有在作 用域内标识符才可以被访问（称为可见）。 本节重点讨论局部域和文件域（全局域），其中 局部域包括块域和函数声明域。任何标识符作用域的 起始点均为标识符说明处。 下面分别介绍：
1 块域 2 函数声明域 3 文件域
1. 块域
块的引入：
全局数据区(全局、静态) 代码区（程序代码）
4.3.1 变量的存储机制与C++的内存布局 存储区域说明：
（1）代码区（Code area）：存放程序代码，即程序
中各个函数的代码块； （2）全局数据区（Data area）：存放全局数据和静 态数据；分配该区时内存全部清零，结果变量的所有字 节等效初始化为全０。 （3）栈区（Stack area）：存放局部变量，如函数中 的变量等；分配栈区时不处理内存，即变量取随机值。 （4）自由存储区（Free store area）：存放与指针相 关的动态数据。分配自由存储区时不处理内存。
3 外部存储类型
一个C++程序可以由多个源程序文件组成。多文件程序系统可 以通过外部存储类型的变量和函数来共享某些数据和操作。 在一个程序文件中定义的全局变量和函数缺省为外部的，即其作 用域可以延伸到程序的其他文件中。其他文件如果要使用这个文 件中定义的全局变量和函数，应该在使用前用“extern”作外部声 明。外部声明通常放在文件的开头（函数总是省略extern）。
【例4.6】 使用局部变量的例子。
4.3.3 局部变量
【例4.6】 使用局部变量的例子。
t=5
void fun(){ auto int t=5; // fun()中的局部变量，auto可省略 cout<<"fun()中的t="<<t<<endl; } int main(){ float t=4.5; //main()函数中的局部变量 cout<<"main() 中的 t="<<t<<endl; fun(); cout<<"main() 中的 t="<<t<<endl; return 0;}
【例4.7】 输入两数，按从大到小的顺序保存，并输出结果。
int main(){ 3 栈 a= 5 int a,b; //具有函数域 b= 3 5 cout<<"输入两整数："<<endl; cin>>a>>b; t= 3 cout<<“a="<<a<<'\t'<<"b="<<b<<endl; if(b>=a){ 结果 int t; //具有块域 a=3 b=5 t=a; a=b; b=t; //交换a,b的值 a=5 b=3 } cout<<"a="<<a<<'\t'<<"b="<<b<<endl; return 0;} 上述程序若在最后一个cout语句处增加： cout<<t<<endl; 则编译时会提示错误，因为变量t的作用域只在if语句中，其它地方不可见。
【例4.5】 多个函数使用全局变量的例子。
4.3.2 全局变量【例4.5】
【例4.5】 多个函数使用全局变量的例子。 int n=100; void func(){ n*=2; } int main(){ n*=2; cout<<n<<endl; func(); cout<<n<<endl; return 0;}
1. 块域
【例4.8】设计函数完成两数
交换，用主函数进行测试。 由VC++运行，结果如下： 输入两整数： 35 调用前：实参a=3,b=5 调用中… 交换前：形参a=3,b=5 交换后：形参a=5,b=3 调用后：实参a=3,b=5 交换失败