C 語言中的全局變量：共享數據的入門

你好，有抱負的程式設計師們！今天，我們將踏上一段令人興奮的旅程，進入 C 語言中全局變量的世界。作為你們親切友善的計算機科學老師，我將指導你們了解這個將擴展你們編程視野的基本概念。所以，拿起你們最喜歡的飲料，放鬆身心，我們一起來深入探討！

C - Global Variables

什麼是全局變量？

在我們深入細節之前，讓我們從基礎知識開始。想像你正在組織一個大家庭聚會。你希望每個人都能够獲取重要的信息，比如場所地址或菜單。這就是編程中全局變量所做的——它們提供可以被程序不同部分訪問的信息。

在 C 語言編程中，全局變量是聲明在任何函數外部且可以被程序任何部分訪問的變量。這就像在你家庭聚會中的公告板，每個人都可以看到並使用上面的信息。

聲明全局變量

現在，讓我們學習如何聲明這些方便的全局變量。其實這比你想像的要簡單！

#include <stdio.h>

int globalVar = 10; // 這是一個全局變量

void someFunction() {
printf("函數內的全局變量值：%d\n", globalVar);
}

int main() {
printf("main 函數中的全局變量值：%d\n", globalVar);
someFunction();
return 0;
}

在這個例子中，globalVar是我們的全局變量。注意它是如何聲明在任何函數之外的？這就是關鍵！現在，main()和someFunction()都可以訪問它。

C 語言中全局變量的例子

讓我們看一個更實際的例子來真正鞏固這個概念：

#include <stdio.h>

int totalStudents = 0; // 全局變量，用於追踪總學生數

void addStudent() {
totalStudents++; // 增加全局變量
printf("已添加一名學生。總學生數：%d\n", totalStudents);
}

void removeStudent() {
if (totalStudents > 0) {
totalStudents--; // 減少全局變量
printf("已移除一名學生。總學生數：%d\n", totalStudents);
} else {
printf("沒有學生可以移除！\n");
}
}

int main() {
printf("初始學生數：%d\n", totalStudents);
addStudent();
addStudent();
removeStudent();
return 0;
}

在這裡，totalStudents是我們的全局變量。addStudent()和removeStudent()函數都可以修改它，而main()可以讀取它的值。這就像一個共享的計數器，用於追踪我們的學生人口！

訪問全局變量

正如你在前面的例子中所看到的，訪問全局變量非常直接。你可以像操作任何其他變量一樣讀取或寫入它們，從程序的任何函數中。

#include <stdio.h>

int globalCounter = 0;

void incrementCounter() {
globalCounter++; // 訪問並修改全局變量
}

int main() {
printf("初始計數器值：%d\n", globalCounter);
incrementCounter();
incrementCounter();
printf("最終計數器值：%d\n", globalCounter);
return 0;
}

在這個例子中，main()和incrementCounter()都可以訪問和修改globalCounter。

全局變量的作用域和可訪問性

現在，讓我們來討論作用域。在編程中，作用域指的是變量可以在哪裡被訪問。全局變量具有全局作用域，意味著在它被聲明之後，它可以在程序的任何地方被訪問。

#include <stdio.h>

int globalVar = 5; // 全局變量

void function1() {
printf("在 function1 中，globalVar = %d\n", globalVar);
}

void function2() {
int globalVar = 10; // 同名的局部變量
printf("在 function2 中，局部 globalVar = %d\n", globalVar);
}

int main() {
printf("在函數調用之前，main 中：globalVar = %d\n", globalVar);
function1();
function2();
printf("在函數調用之後，main 中：globalVar = %d\n", globalVar);
return 0;
}

在這個例子中，function1()使用全局的globalVar，而function2()創建了一個同名的局部變量，這個局部變量在該函數內部臨時"遮蔽"了全局變量。

使用 `extern` 鍵字訪問全局變量

有時候，你可能想要使用在另一個文件中定義的全局變量。這時，extern 鍵字就派上用場了。它就像告訴你的程序："嘿，這個變量在其他地方定義，但我想在這裡使用它！"

假設我們有兩個文件：

文件 1 (globals.c)：

int sharedValue = 100;

文件 2 (main.c)：

#include <stdio.h>

extern int sharedValue; // 聲明 sharedValue 在其他地方定義

void printSharedValue() {
printf("共享值為：%d\n", sharedValue);
}

int main() {
printSharedValue();
sharedValue = 200; // 我們也可以修改它！
printSharedValue();
return 0;
}

使用 extern，main.c 可以訪問和修改 sharedValue，即使它定義在 globals.c 中。

避免使用全局變量

現在，我知道你們在想什麼："全局變量太棒了！我們為什麼不一直使用它們呢？" 好吧，就像那多出來的一片披薩，全局變量應該節制使用。以下是不該過度使用的原因：

它們可能使你的代碼更難以理解和維護。
如果不正確修改，它們可能導致意想不到的副作用。
它們可能使代碼重用變得困難。

相反，通常最好將變量作為參數傳遞給函數。這樣可以使你的代碼更加模塊化並容易調試。

#include <stdio.h>

int calculateSum(int a, int b) {
return a + b;
}

int main() {
int num1 = 5, num2 = 10;
int result = calculateSum(num1, num2);
printf("總和為：%d\n", result);
return 0;
}

在這個例子中，我們將 num1 和 num2 作為參數傳遞給 calculateSum() 函數，而不是使用全局變量。這種方法通常更乾淨，也更不易出錯。

結論

好了，各位！我們已經一起進行了 C 語言中全局變量的探險。記住，雖然全局變量可以是非常強大的工具，但它們應該謹慎使用。在你們的編程冒險中，你們將會培養出對何時使用它們以及何時避免它們的直覺。

持續練習，保持好奇心，並且開心地編程！

方法	描述
聲明	在任何函數外部聲明
訪問	可以從任何函數訪問
修改	可以從任何函數修改
作用域	在整個程序中具有全局作用域
外部訪問	使用 `extern` 鍵字訪問其他文件中的變量
最佳實踐	擇善而用，以避免潛在問題

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