全局變量的應(yīng)用淺析

管瑜琳

全局變量具有全局作用域。全局變量只需在一個(gè)源文件中定義，就可以作用于所有的源文件。利用全局變量的特性，可以進(jìn)行自動(dòng)讀題，然后根據(jù)預(yù)置答案，從答案中進(jìn)行正確挑選，自動(dòng)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。

【關(guān)鍵詞】全局變量 存儲(chǔ)區(qū)域 應(yīng)用淺析

自動(dòng)回答題庫中的問題，在沒有人工智能AlphaGo的情況下，是否可以實(shí)現(xiàn)？答案顯然是有可能的。

在沒有超級(jí)計(jì)算機(jī)，沒有云計(jì)算，沒有云數(shù)據(jù)的前提下，我們完全可以利用個(gè)人電腦，利用全局變量的特性，進(jìn)行自動(dòng)讀題，然后根據(jù)預(yù)置答案，從答案中進(jìn)行正確挑選，實(shí)現(xiàn)偽人工智能。

1 變量定義及存儲(chǔ)區(qū)域

在程序語言中，對(duì)于基本數(shù)據(jù)類型量，按其值是否可變又分為常量和變量兩種。變量按作用域范圍又可分為兩種：局部變量和全局變量。除此以外，變量還有外部變量、內(nèi)部變量、靜態(tài)變量以及動(dòng)態(tài)變量等這些叫法。

在這里，我們只是對(duì)這些變量進(jìn)行簡單的定義闡述，并區(qū)分變量各自的存儲(chǔ)區(qū)域，并著重說明全局變量的一些特殊應(yīng)用。

1.1 變量定義

常量——在程序執(zhí)行過程中，其值不能改變的量。常量可以直接用1個(gè)數(shù)來表示，稱為常數(shù)（或稱為直接常量）。

變量——在程序執(zhí)行過程中，其值可以改變的量。

局部變量——Local Variable，也稱為內(nèi)部變量，定義在函數(shù)內(nèi)部，它的作用域僅限于函數(shù)內(nèi)， 離開該函數(shù)后再使用就是錯(cuò)誤的。

全局變量——Global Variable，也稱為外部變量，定義在所有函數(shù)外部，它的作用域是整個(gè)源程序。

靜態(tài)變量——就是在定義的時(shí)候，有static 修飾的變量。

動(dòng)態(tài)變量——在程序執(zhí)行過程中建立，隨函數(shù)的調(diào)用動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間，調(diào)用結(jié)束，釋放空間。

這么多變量，其實(shí)各種名稱都是相對(duì)的，例如：常量與變量，局部變量與全局變量，都是從不同的角度而言。

1.2 變量的作用域

全局變量具有全局作用域。全局變量只需在一個(gè)源文件中定義，就可以作用于所有的源文件。當(dāng)然，其他不包含全局變量定義的源文件需要用extern 關(guān)鍵字再次聲明這個(gè)全局變量。

靜態(tài)局部變量具有局部作用域，它只被初始化一次，自從第一次被初始化直到程序運(yùn)行結(jié)束都一直存在，它和全局變量的區(qū)別在于全局變量對(duì)所有的函數(shù)都是可見的，而靜態(tài)局部變量只對(duì)定義自己的函數(shù)體始終可見。

局部變量也只有局部作用域，它在程序運(yùn)行期間不是一直存在，而是只在函數(shù)執(zhí)行期間存在，函數(shù)的一次調(diào)用執(zhí)行結(jié)束后，變量被撤銷，其所占用的內(nèi)存也被收回。

靜態(tài)全局變量也具有全局作用域，它與全局變量的區(qū)別在于如果程序包含多個(gè)文件的話，它作用于定義它的文件里，不能作用到其它文件里，即被static關(guān)鍵字修飾過的變量具有文件作用域。這樣即使兩個(gè)不同的源文件都定義了相同名字的靜態(tài)全局變量，它們也是不同的變量。

1.3 變量的存儲(chǔ)區(qū)域

用戶存儲(chǔ)空間可以分為三個(gè)部分：程序區(qū)、靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。因此從另一個(gè)角度而言，從變量值存在的作時(shí)間（即生存期）角度來分，變量又可以分為靜態(tài)存儲(chǔ)方式和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式。

靜態(tài)存儲(chǔ)方式：是指在程序運(yùn)行期間分配固定的存儲(chǔ)空間的方式。

動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式：是在程序運(yùn)行期間根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配存儲(chǔ)空間的方式。

全局變量、靜態(tài)局部變量、靜態(tài)全局變量全部都在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)分配空間，在程序開始執(zhí)行時(shí)給全局變量分配存儲(chǔ)區(qū)，程序行完畢就釋放。在整個(gè)程序執(zhí)行過程中，它們占據(jù)固定的存儲(chǔ)單元，而不進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配和釋放。

局部變量、動(dòng)態(tài)變量在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)分配空間。除此以外，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)還存放以下數(shù)據(jù)：動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的變量，函數(shù)形式參數(shù)，函數(shù)調(diào)用實(shí)的現(xiàn)場保護(hù)和返回地址等，即通常工程師平常提到的“堆”和“?！保ǘ押蜅Ｊ欠謩e指向不同的區(qū)域）。

2 全局變量應(yīng)用淺析

從定義、作用域和存儲(chǔ)區(qū)域等方面進(jìn)行了各種闡述，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：

（1）動(dòng)態(tài)變量由于分配的時(shí)間、次序不同，而導(dǎo)致地址也很有可能不同。

（2）局部變量的地址是跟其作用域相關(guān)的函數(shù)有關(guān)，因此地址可以說是固定的。

（3）靜態(tài)存儲(chǔ)方式的全局變量、靜態(tài)全局變量、靜態(tài)局部變量，其地址都是在編譯過程中就為其分配好了。只要bin（這個(gè)bin是泛稱，即軟件項(xiàng)目工程最終編譯生成目標(biāo)，有可能是exe執(zhí)行程序，也有可能是一個(gè)單片機(jī)的二進(jìn)制文件，與最終后綴名無關(guān)）不變，其地址就不會(huì)改變。甚至可以說，庫不變，庫中的靜態(tài)存儲(chǔ)方式的全局變量也不會(huì)發(fā)生變更。

說了這么多，其實(shí)就是讓大家明白一點(diǎn)：在一個(gè)正式發(fā)布的應(yīng)用程序再次升級(jí)前，這個(gè)應(yīng)用程序中的靜態(tài)存儲(chǔ)方式的全局變量、靜態(tài)全局變量、靜態(tài)局部變量（下文簡單點(diǎn)只說全局變量），其地址是固定不變的，不會(huì)每次運(yùn)行得到不同的值（當(dāng)然這個(gè)地址是針對(duì)其所在的Task而言）。因此，如果我們得到程序某個(gè)全局變量的地址，以后可以直接對(duì)這個(gè)地址進(jìn)行操作，這個(gè)地址在應(yīng)用程序升級(jí)。

知道了全局變量是固定的地址，那么會(huì)有什么信息是用全局變量的？

軟件開發(fā)者為了開發(fā)方便，有時(shí)會(huì)定義全局變量以方便使用。比如在游戲中常會(huì)出現(xiàn)的人機(jī)對(duì)話頁面，那么怎樣才能自動(dòng)讀題，自動(dòng)作答呢？

人機(jī)界面對(duì)話的題庫內(nèi)容肯定是個(gè)常量，但是在顯示時(shí)有可能會(huì)將內(nèi)容復(fù)制到一個(gè)全局變量的buffer中，甚至標(biāo)準(zhǔn)答案可能也是固定地址。那我們可以通過人機(jī)對(duì)話對(duì)話框的固定地址來解析具體是題庫中的哪個(gè)問題，甚至將ABCD選項(xiàng)和標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行內(nèi)容匹配來判斷最終正確的選項(xiàng)是哪個(gè)。這樣的情況下，只要一出現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，就可以知道問道問題是題庫中的哪一個(gè)，然后回答中的選項(xiàng)與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話應(yīng)答。

3 結(jié)束語

在大型程序的開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)共享問題是一個(gè)復(fù)雜的綜合性問題，在開發(fā)之前，合理的定義全局變量的函數(shù)名和定義，能夠有效的提高讀寫效率，減少由于實(shí)際參數(shù)和形式參數(shù)的數(shù)據(jù)傳遞帶來的時(shí)間消耗。

參考文獻(xiàn)

[1]譚浩強(qiáng).C語音程序設(shè)計(jì)（第一版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

作者單位

上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院綜合航電系統(tǒng)研究部 上海市 201210