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C语言块级变量:在代码块内部定义的变量

所谓代码块,就是由{ }包围起来的代码。代码块在C语言中随处可见,例如函数体、选择结构、循环结构等。不包含代码块的C语言程序根本不能运行,即使最简单的C语言程序(上节已经进行了展示)也要包含代码块。

C语言允许在代码块内部定义变量,这样的变量具有块级作用域;换句话说,在代码块内部定义的变量只能在代码块内部使用,出了代码块就无效了。

上节我们已经讲解了函数,在函数内部定义的变量叫做局部变量,这节我们接着讲解选择结构和循环结构。

【实例1】定义一个函数 gcd(),求两个整数的最大公约数。
#include <stdio.h>

//函数声明
int gcd(int a, int b);  //也可以写作 int gcd(int, int);

int main(){
    printf("The greatest common divisor is %d\n", gcd(100, 60));
    return 0;
}

//函数定义
int gcd(int a, int b){
    //若a<b,那么交换两变量的值
    if(a < b){
        int temp1 = a;  //块级变量
        a = b;
        b = temp1;
    }
   
    //求最大公约数
    while(b!=0){
        int temp2 = b;  //块级变量
        b = a % b;
        a = temp2;
    }
   
    return a;
}
运行结果:
The greatest common divisor is 20

读者暂时不用理解 gcd() 函数的思路,只需要关注 temp1 和 temp2 这两个变量,它们都是在代码块内部定义的块级变量,temp1 的作用域是 if 内部,temp2 的作用域是 while 内部。

for 循环条件里面定义变量

遵循 C99 标准的编译器允许在 for 循环条件里面定义新变量,这样的变量也是块级变量,它的作用域仅限于 for 循环内部。例如,计算从 m 累加到 n 的和:
#include <stdio.h>

int sum(int m, int n);

int main(){
    printf("The sum from 1 to 100 is %d\n", sum(1, 100));
    return 0;
}

int sum(int m, int n){
    int sum = 0;
    for(int i=m; i<=n; i++){  //i是块级变量
        sum += i;
    }
    return sum;
}
变量 i 定义在循环条件里面,所以是一个块级变量,它的作用域就是当前 for 循环,出了 for 循环就无效了。

如果一个变量只在 for 循环内部使用,就可以将它定义在循环条件里面,这样做可以避免在函数开头定义过多的变量,使得代码结构更加清晰,所以我鼓励大家这样做,当然,前提是你的编译器支持。

【实例2】定义一个函数 strchar(),查看给定的字符是否位于某个字符串中。
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int strchar(char *str, char c);

int main(){
    char url[] = "http://c.biancheng.net";
    char letter = 'c';
    if(strchar(url, letter) >= 0){
        printf("The letter is in the string.\n");
    }else{
        printf("The letter is not in the string.\n");
    }
    return 0;
}

int strchar(char *str, char c){
    for(int i=0,len=strlen(str); i<len; i++){  //i和len都是块级变量
        if(str[i] == c){
            return i;
        }
    }
   
    return -1;
}
循环条件里面可以定义一个或者多个变量,这段代码我们就定义了两个变量,分别是 i 和 len,它们都是块级变量,作用域都是当前 for 循环。

单独的代码块

C语言还允许出现单独的代码块,它也是一个作用域。请看下面的代码:
#include <stdio.h>
int main(){
    int n = 22;  //编号①
    //由{ }包围的代码块
    {
        int n = 40;  //编号②
        printf("block n: %d\n", n);
    }
    printf("main n: %d\n", n);
   
    return 0;
}
运行结果:
block n: 40
main n: 22

这里有两个 n,它们位于不同的作用域,不会产生命名冲突。{ } 的作用域比 main() 更小,{ } 内部的 printf() 使用的是编号为②的 n,main() 内部的 printf() 使用的是编号为①的 n。

再谈作用域

每个C语言程序都包含了多个作用域,不同的作用域中可以出现同名的变量,C语言会按照从小到大的顺序、一层一层地去父级作用域中查找变量,如果在最顶层的全局作用域中还未找到这个变量,那么就会报错。

下面我们通过具体的代码来演示:
#include <stdio.h>

int m = 13;
int n = 10;

void func1(){
    int n = 20;
    {
        int n = 822;
        printf("block1 n: %d\n", n);
    }
    printf("func1 n: %d\n", n);
}

void func2(int n){
    for(int i=0; i<10; i++){
        if(i % 5 == 0){
            printf("if m: %d\n", m);
        }else{
            int n = i % 4;
            if(n<2 && n>0){
                printf("else m: %d\n", m);
            }
        }
    }
    printf("func2 n: %d\n", n);
}

void func3(){
    printf("func3 n: %d\n", n);
}

int main(){
    int n = 30;
    func1();
    func2(n);
    func3();
    printf("main n: %d\n", n);
   
    return 0;
}
下图展示了这段代码的作用域:
C语言作用域示意图

蓝色表示作用域的名称,红色表示作用域中的变量,global 表示全局作用域。在灰色背景的作用域中,我们使用到了 m 变量,而该变量位于全局作用域中,所以得穿越好几层作用域才能找到 m。

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