“编程界的隐形斗篷:C语言作用域与生命周期的喜怒哀乐”

简介: “编程界的隐形斗篷:C语言作用域与生命周期的喜怒哀乐”

少年们,大家好。我是博主那一脸阳光

前言:理解C语言作用域与生命周期,犹如掌握了变量在程序中的“活动地带”与“存活时刻”,有助于避免数据冲突、优化内存使用、提升代码质量和模块化程度,增强程序稳定性和安全性。

想象你是一位农场主,每个农田代表一个内存空间,种的作物就是变量。

每当你播种(声明并初始化变量)一颗土豆,这颗土豆就有了自己的生长周期(变量的生命周期)。普通田里的土豆(局部变量)收割完这一季就结束了生命,土地会被重新利用;但如果你在“永恒之田”种下的土豆(静态变量),那么即使这一季过去了,它还会留在土壤里,等到下一季继续供应美味(静态变量的生命周期贯穿整个程序运行期间)。

至于“extern”,就像是你和邻居农场主签订了一份协议,约定各自种一部分连片的地瓜,虽然地瓜是你家田里种的(变量在本文件定义),但邻居家的顾客也能过来挖自家田边的那部分地瓜(变量在其他文件中被声明为extern,可以访问此变量)。大家可以看下面文章进行理解。

C语言变量的作用域

#include<stdio.h>
int main()
{
int i=0;
for(i=0;i<10;i++)
{
int a=10;
}
printf("a=%d\n",a);
return 0;
}

作用域(scope)是程序设计概念,通常来说,一般程序代码中所用到的名字并不是有效(可用)的。而限定这个名字的可用性代码范围就是这个名字的作用域。

给两条建议:

1.局部变量的作用域是变量所在的局部范围。

2全局变量作用域是整个工程(项目)。

上面的C语言代码因为作用域的问题,出现了报错,也可以说是因为作用域的问题导致 ,变量a的生命周期提前结束了,正常来讲局部变量的生命周期,局部变量的生命周期结束于它所在函数执行完毕并返回之时。

局部变量的生命周期是在大括号内部的,而全局变量顾名思义就是大括号外面的称作’全局变量 ,可以在整个代码的任意位置使用,不受作用域的限制。

下面是关于如何使用全局变量的三条语法性建议。

全局变量应在定义时初始化,确保程序启动时具备确定状态,避免未定义行为。

使用const限定符初始化全局变量可提升可读性,表明不应改变其初始值,并且可能得到编译器的优化处理。

避免过多全局变量,优先考虑封装在函数或类中,以增强代码模块化和降低耦合度。

到这里可能大家对低耦合不理解,我从百度找到了高内聚低耦合的概率。

高内聚低耦合是软件工程中的一种设计理念和原则,旨在提高软件模块的独立性和可维护性。

高内聚(High Cohesion)指的是一个模块内部的元素(如类的方法和属性)应紧密相关,共同完成一个相对单一的功能或职责。理想的高内聚模块只负责解决一组紧密相关的任务,对外呈现一致的接口,内部细节高度集中。这样做可以提高模块自身的完整性和可靠性,因为更改一个模块的需求时,对其他模块的影响较小。

低耦合(Low Coupling)是指模块之间的依赖关系应该尽可能简单、松散。也就是说,一个模块的变化不应该直接影响到其他模块的正常工作,模块间的交互应该是有限且明确的。低耦合设计的目标在于减少模块间的相互依赖性,使得模块可以独立开发、测试和维护,方便重构和替换。

简洁一点就是,高内聚,见过齿轮没?一个碰着一个转动,而低耦合就是各扫门前雪。

如何全局变量和局部变量?重复了,优先执行谁呢?很显然是就近原则,局部变量优先执行。好,我们作用域先分享到这里。

变量是生命周期

我们人都是有生命的,一个人的生命周期是出生到死亡。变量程序的生命周期是指变量的创建(申请内存)到变量的销毁(收回内存)之间的一个时间段。

生命周期生命周期是:进入作用域变量创建,生命周期开始,出作用域生命周期结束。

全局变量的生命周期是:整个程序的生命周期。

staic的使用与静态变量

#include<stdio.h>
void tese()
{
int a=1;
a++;
printf("%d",a);
}
int main()
{
int i=0;
for(i=0;i<5;i++)
{
test();
}
return 0;
}

由于a是局部变量进入函数创建出函数销毁,所以a每次进来都是1,不会增加。这里设计到函数栈帧的问题后面会给大家分享,

` 好接下来我们用static来修饰一下这个全局变量,然后执行一下,看看是结果是什么样子的。

这里涉及到内存的分配,内存主要分为三个区(栈区,堆区,静态区)他们所用的方法和使用场次有所不同,我们有一张图总结

static修饰a以后 a就变成了静态变量,被static修饰的变量后就是静态变量,静态区中的变量生命周期比较长和程序生命周期一样长,static修饰局部变量,本质上影响了变量存储类型,一个局部变量是存在栈区的,但是被static修饰后就放在静态区了,因为储存类型的变化,生命周期跟着变化了,变长了。

作用域不变!

总结:

在深入探究程序生命周期与作用域的过程中,我们发现这两个概念构成了C语言编程的基础要素,对代码的正确性和性能有着深远影响。生命周期描述了变量从创建到销毁的过程,确保了内存的有效管理和释放,避免了诸如内存泄漏等常见问题。

作用域则界定了变量存在的有效区域,使得代码具备良好的组织性和可读性。理解局部变量、全局变量以及静态变量的作用域特性,能够帮助开发者规避数据冲突,提高代码的安全性与稳定性。同时,extern关键字的应用进一步凸显了作用域在模块化编程中的关键地位,使得不同文件间的全局变量和函数得以共享和协同工作。

总的来说,透彻理解并灵活应用程序生命周期和作用域的概念,不仅能提升编程技艺,更能助力我们编写出高质量、易于维护和扩展的C语言代码。在未来编程实践中,应当注重养成良好编程习惯,适时合理地运用这些原则,从而构建更为稳健、高效的软件系统。

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