C 語言基礎教程（二）：變數三大類型——區域、形式參數、全域

變數宣告位置決定生命週期與作用域

Turbo C 2.0 依宣告位置將變數分為三類，掌握其差異是模組化程式設計的基礎。

1. 區域變數 — 函數內部自動管理

void demo(void)
{
    int i;              /* 隱式 auto */
    auto int j;         /* 顯式 auto (極少使用) */
    /* ... */
}

• 生命週期：函數被呼叫時自動建立 (在堆疊上)，返回時自動銷毀。
• 初始化：不自動初始化，內容為隨機垃圾值，必須賦值後再用。
• 作用域：僅限定義它的區塊 (大括號內)。
• 遞迴/重入安全：每次呼叫擁有獨立副本，天然執行緒安全 (單執行緒環境下)。

2. 形式參數 — 函數介面契約

/* 宣告 */
void puthz(int x, int y, int color, char *p);

/* 定義 */
void puthz(int x, int y, int color, char *p)
{
    int i, j, k;        /* 區域變數 */
    /* 函數本體 */
}

• 本質上屬於區域變數，但由呼叫端透過傳值初始化。
• 在函數內可像普通區域變數一樣讀寫 (修改不影響呼叫端實參)。
• 陣列/結構體參數退化為指標，若需保護請加 const。

3. 全域變數 — 程式級共享狀態

#include <stdio.h>

int test = 0;           /* 定義於所有函數外部 */

void f1(int x, float y);
void f2(void);

int main(void)
{
    test = 5;
    f1(20, 5.5f);       /* test 變 115 */
    f2();               /* test 變 1150 */
    return 0;
}

void f1(int x, float y)
{
    float z = x * y;
    test += (int)z;     /* 直接讀寫全域 */
}

void f2(void)
{
    int count = 10;
    test *= count;
}

• 生命週期：程式啟動時配置 (BSS/資料段)，結束時釋放。
• 預設初始化：自動歸零 (未顯式初始化者)。
• 作用域：整個轉譯單元 (源檔) 從定義處往後；配合 extern 可跨檔案存取。
• 慣例位置：置於 #include 之後、main 之前。

三類變數快速對照

全域變數作參數傳遞的代價

雖可「免傳參」共享資料，但缺點明顯：

1. 耦合度高：函數隱性依賴全域狀態，難以獨立測試與複用。
2. 名稱衝突：大型專案易發生同名覆蓋。
3. 記憶體常駐：長期佔用靜態空間，嵌入式系統尤忌。
4. 並發風險：多執行緒/中斷環境下需額外同步機制。

最佳實務

• 優先使用區域變數 + 參數傳遞，明確資料流向。
• 全域變數最小化：僅用於真正的全域狀態 (硬體暫存器映射、系統設定旗標、單例模組狀態)。
• 加 static 限制連結：檔案內全域變數預設加 static，避免汙染全域命名空間。
• 封裝存取函數：提供 get_xxx()/set_xxx()，集中加入斷言、日誌、鎖。