6.4 – Введение в глобальные переменные

В уроке «6.3 – Локальные переменные» мы рассмотрели, что локальные переменные – это переменные, определенные внутри функции (или параметры функции). Локальные переменные имеют область видимости блока (видны только внутри блока, в котором они объявлены) и имеют автоматическую продолжительность (они создаются в точке определения и уничтожаются при выходе из блока).

В C++ переменные также могут быть объявлены вне функции. Такие переменные называются глобальными переменными.

Объявление и именование глобальных переменных

По соглашению глобальные переменные объявляются в верхней части файла, ниже включений заголовочных файлов, но выше любого кода. Ниже показан пример определения глобальной переменной:

#include <iostream>
 
// Переменные, объявленные вне функций, являются глобальными переменными
int g_x {}; // global variable g_x
 
void doSomething()
{
    // глобальные переменные можно видеть и использовать везде в файле
    g_x = 3;
    std::cout << g_x << '\n';
}
 
int main()
{
    doSomething();
    std::cout << g_x << '\n';
 
    // глобальные переменные можно видеть и использовать везде в файле
    g_x = 5;
    std::cout << g_x << '\n';
 
    return 0;
}
// g_x выходит из области видимости здесь

Приведенный выше пример напечатает:

3
3
5

По соглашению многие разработчики добавляют к идентификаторам глобальных переменных префикс "g" или "g_", чтобы указать, что они глобальные.

Глобальные переменные имеют область видимости файла и статическую продолжительность

Глобальные переменные имеют область видимости файла (также неофициально называемую глобальной областью видимости или областью видимости глобального пространства имен), что означает, что они видны с момента объявления до конца файла, в котором они объявлены. С момента объявления глобальную переменную можно использовать в любом месте файла! В приведенном выше примере глобальная переменная g_x используется в обеих функциях doSomething() и main().

Поскольку они определяются вне функции, глобальные переменные считаются частью глобального пространства имен (отсюда и термин «область видимости глобального пространства имен»).

Глобальные переменные создаются при запуске программы и уничтожаются при ее завершении. Это называется статической продолжительностью. Переменные со статической продолжительностью иногда называют статическими переменными.

В отличие от локальных переменных, которые по умолчанию не инициализируются, статические переменные по умолчанию инициализируются нулем.

Инициализация глобальной переменной

При желании неконстантные глобальные переменные можно инициализировать:

int g_x;       // без явного инициализатора (по умолчанию инициализируется нулем)
int g_y {};    // инициализируется нулем
int g_z { 1 }; // инициализируется значением

Константные глобальные переменные

Как и локальные переменные, глобальные переменные могут быть константными. Как и все константы, константные глобальные переменные должны быть инициализированы.

#include <iostream>
 
const int g_x;     // ошибка: константные переменные необходимо инициализировать
constexpr int g_w; // ошибка: переменные constexpr должны быть инициализированы
 
const int g_y { 1 };     // глобальная константная переменная g_y, инициализированная значением
constexpr int g_z { 2 }; // глобальная переменная constexpr g_z, инициализированная значением
 
void doSomething()
{
    // глобальные переменные можно видеть и использовать везде в файле
    std::cout << g_y << '\n';
    std::cout << g_z << '\n';
}
 
int main()
{
    doSomething();
 
    // глобальные переменные можно видеть и использовать везде в файле
    std::cout << g_y << '\n';
    std::cout << g_z << '\n';
 
    return 0;
}
// g_y и g_z выходят из области видимости здесь

Предупреждение о (неконстантных) глобальных переменных

У начинающих программистов часто возникает соблазн использовать множество глобальных переменных, потому что их можно использовать без явной передачи их каждой функции, которая в них нуждается. Однако следует вообще избегать использования неконстантных глобальных переменных! А почему, мы обсудим в следующем уроке «6.9 – Почему глобальные переменные – это зло».

Краткое резюме

// Неконстантные глобальные переменные
int g_x;                 // Определяет неинициализированную глобальную переменную 
                         // (по умолчанию инициализируется нулем)
int g_x {};              // Определяет глобальную переменную, явно инициализированную нулем
int g_x { 1 };           // Определяет явно инициализированную глобальную переменную
 
// Константные глобальные переменные
const int g_y;           // ошибка: константные переменные необходимо инициализировать
const int g_y { 2 };     // определяет инициализированную глобальную константу
 
// Constexpr global variables
constexpr int g_y;       // ошибка: переменные constexpr должны быть инициализированы
constexpr int g_y { 3 }; // определяет инициализированную глобальную константу

Теги