目录

  1. 变量作用域概述
  2. 局部变量（Local Variables）
  3. 全局变量（Global Variables）
  4. 静态变量（Static Variables）
  5. 外部变量（Extern Variables）
  6. namespace 作用域
  7. constexpr 和 const 作用域
  8. 参考资料

1. 变量作用域概述

作用域（Scope） 指的是变量在程序中可访问的范围。C++ 主要有以下几种作用域：

  1. 局部作用域（函数/代码块内部的变量）
  2. 全局作用域（整个程序都可访问的变量）
  3. 静态作用域（局部或全局变量，但生命周期更长）
  4. 外部作用域（通过 extern 关键字在多个文件共享）
  5. 命名空间作用域（通过 namespace 限制变量访问范围）

2. 局部变量（Local Variables）

局部变量是在函数或代码块内部定义的变量，它们只能在其定义的范围内访问，函数执行结束后，局部变量会被销毁。

示例

#include <iostream>

void testScope() {
    int localVar = 10;  // 局部变量
    std::cout << "localVar = " << localVar << std::endl;
}

int main() {
    testScope();
    // std::cout << localVar; // ❌ 错误，localVar 只能在 testScope() 内访问
    return 0;
}

特点：

  • 只能在声明的代码块内访问
  • 作用域结束时自动释放

3. 全局变量（Global Variables）

全局变量是在所有函数之外定义的变量，整个程序都可以访问。

示例

#include <iostream>

int globalVar = 100;  // 全局变量

void showGlobalVar() {
    std::cout << "globalVar = " << globalVar << std::endl;
}

int main() {
    showGlobalVar();
    globalVar = 200;  // 在 main() 中修改全局变量
    std::cout << "globalVar = " << globalVar << std::endl;
    return 0;
}

特点：

  • 作用域：整个程序
  • 生命周期：程序运行期间一直存在
  • ⚠️ 注意：过多使用全局变量可能导致代码难以维护

4. 静态变量（Static Variables）

静态变量使用 static 关键字声明，分为局部静态变量和全局静态变量。

4.1 局部静态变量

  • 只初始化一次，并在程序运行期间一直存在，但作用域仍是局部的。
  • 适用于需要保持状态的函数（如计数器）。

示例

#include <iostream>

void counter() {
    static int count = 0;  // 仅初始化一次
    count++;
    std::cout << "count = " << count << std::endl;
}

int main() {
    counter();
    counter();
    counter();
    return 0;
}

输出

count = 1
count = 2
count = 3

特点：

  • 只在首次调用时初始化
  • 作用域仍然是局部的
  • 函数调用结束后不会销毁

4.2 全局静态变量

  • static 关键字限制全局变量的作用域，使其只能在当前文件可见。

示例

// file1.cpp
static int fileStaticVar = 10;  // 仅 file1.cpp 可访问

// file2.cpp
// extern int fileStaticVar; // ❌ 错误，static 变量不能被外部访问

5. 外部变量（Extern Variables）

使用 extern 关键字在多个文件之间共享全局变量。

示例

// file1.cpp
#include <iostream>
int sharedVar = 50;  // 定义外部变量
void printVar() {
    std::cout << "sharedVar = " << sharedVar << std::endl;
}

// file2.cpp
extern int sharedVar;  // 声明外部变量
void printVar();

int main() {
    printVar();  // 访问 file1.cpp 的变量
    return 0;
}

特点

  • extern 仅声明变量，不分配存储空间
  • 适用于多个文件共享全局变量

6. namespace 作用域

C++ 提供 namespace（命名空间） 以避免全局变量命名冲突。

示例

#include <iostream>

namespace SpaceA {
    int value = 10;
}

namespace SpaceB {
    int value = 20;
}

int main() {
    std::cout << "SpaceA::value = " << SpaceA::value << std::endl;
    std::cout << "SpaceB::value = " << SpaceB::value << std::endl;
    return 0;
}

输出

SpaceA::value = 10
SpaceB::value = 20

特点

  • 避免全局变量命名冲突
  • using namespace xxx; 语法可简化代码

7. constexpr 和 const 作用域

const 和 constexpr 变量在作用域内不会改变。

7.1 const 变量

const int MAX_SIZE = 100;
  • 作用域与普通变量相同（局部或全局）

7.2 constexpr 变量（C++11 引入）

constexpr int MAX_SIZE = 100;
  • 必须在编译时求值
  • 作用域同 const

8. 参考资料

总结

作用域变量类型说明
局部变量函数/代码块内部仅在定义的范围内可见，函数结束时销毁
全局变量函数外部整个程序可见，生命周期贯穿整个程序
静态变量static 变量仅初始化一次，局部静态变量不销毁，全局静态变量仅限本文件
外部变量extern 变量允许多个文件共享同一变量
命名空间变量namespace用于避免命名冲突
常量作用域const / constexpr只读变量，constexpr 需要在编译时求值

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