Область действия переменной, объявленной на внешнем уровне, распространяется от точки программы, в которой она объявлена, до конца исходного файла, на все функции и вложенные блоки, за исключением случаев локального переобъявления (см. ниже). Область действия этой переменной можно распространить и на другие исходные файлы путем ее объявления в этих файлах (см. раздел 3.6 "Классы памяти"). Однако область действия переменной, объявленной на внешнем уровне с классом памяти static, распространяется только до конца исходного файла, содержащего ее объявление.
Область действия переменной, объявленной на внутреннем уровне, распространяется от точки программы, в которой она объявлена, до конца блока, содержащего ее объявление. Такая переменная называется локальной.
Если переменная, объявленная внутри блока, имеет то же самое имя, что и переменная, объявленная на внешнем уровне, то внутреннее объявление переменной заменяет (вытесняет) в пределах блока внешнее объявление. Этот механизм называется локальным переобъявлением переменной. Область действия переменной внешнего уровня восстанавливается при завершении блока.
Блок, вложенный внутрь другого блока, может в свою очередь содержать локальные переобъявления переменных, объявленных в охватывающем блоке. Локальное переобъявление переменной имеет силу во внутреннем блоке, а действие ее первоначального объявления восстанавливается, когда управление возвращается в охватывающий блок. Область действия переменной из внешнего (охватывающего) блока распространяется на все внутренние (вложенные) блоки, за исключением тех блоков, в которых она локально переобъявляется.
Область действия типов, созданных программистом, подчиняется тем же правилам, что и область действия переменных.
Использование функций в языке Си имеет некоторые отличия от использования переменных. Во-первых, как уже говорилось, на внутреннем уровне функция может быть только объявлена, а на внешнем уровне — и объявлена, и определена. Во-вторых, для работы с переменной ее необходимо предварительно явно объявить, а для того, чтобы вызвать функцию, это необязательно. Вызов функции компилятор языка Си рассматривает как неявное объявление функции с типом возвращаемого значения int и классом памяти extern. Если далее в файле встретится объявление или определение этой функции с другими атрибутами, компилятор сообщит об ошибке.
Область действия функции, объявленной со спецификацией класса памяти static, распространяется на весь исходный файл, в котором она объявлена, т.е. она может быть вызвана из любой точки этого файла, за исключением тех блоков, в которых она локально переобъявляется. Например, в каком-то блоке может быть объявлена функция с тем же именем и классом памяти extern, определенная в другом файле.
Область действия функции, объявленной с классом памяти extern, распространяется на все исходные файлы программы, т.е. она может быть вызвана из любой точки любого файла, за исключением блоков, в которых она локально переобъявляется. Например, если в каком-то из файлов на внешнем уровне объявлена функция с тем же именем и классом памяти static, то именно она будет вызываться в этом файле.
Помимо вызова, существует еще одна операция, применимая к функции, — получение ее адреса. Для этой операции функция ничем не отличается от переменной, поэтому функция должна быть предварительно объявлена. Для операции получения адреса область действия функции не зависит от се класса памяти и распространяется от точки объявления функции до конца исходного файла, за исключением случаев локального переобъявления.
В таблице 2.1 показана взаимосвязь основных факторов, которые определяют время жизни и область действия функций и переменных. При обсуждении области действия переменных мы использовали термин "объявление"; в таблице 2.1 конкретизировано для каждого случая, идет ли речь об объявлении или определении. Область действия функций в таблице 2.1 показана под углом зрения операции получения адреса, а не операции вызова функции. Более подробная информация о влиянии спецификаций класса памяти на область действия объекта приведена в разделе 3.6 "Классы памяти".
Таблица 2.1.
Уровень Объект Спецификация класса памяти Время жизни Область действия Внешний Определение переменной static Глобальное Остаток исходного файла Объявление переменной extern Глобальное Остаток исходного файла Объявление или определение функции static или extern Глобальное Остаток исходного файла Внутренний Объявление переменной extern Глобальное Блок Определение переменной static Глобальное Блок Определение переменной auto или register Локальное Блок Объявление функции extern или static Локальное Остаток исходного файла
Следующий пример программы иллюстрирует понятия блочной структуры, времени жизни и области действия переменных.
/* i определяется на внешнем уровне */
int i = 1;
/* функция main определяется на внешнем уровне */
main()
{
/* печатается 1 (значение переменной i внешнего уровня) */
printf("%dn", i);
/* первый вложенный блок */
{
/* i переопределяется */
int i = 2, j = 3;
/* печатается 2, 3 */
printf("%dn%dn", i, j);
/* второй вложенный блок */
{
/* i переопределяется */
int i = 0;
/* печатается 0, 3 */
printf("%dn%dn, i, j);
/* конец второго вложенного блока */
}
/* печатается 2 (восстановлено определение i в охватывающем блоке) */
printf("%dn", i);
/* конец первого вложенного блока */
}
печатается 1 (восстановлено определение внешнего уровня)*/
printf("%dn", i);
/* конец определения функции main */
}
В этом примере показано четыре уровня области действия: самый внешний уровень и три уровня, образованных блоками. Функция printf определена в библиотеке стандартных функций (см. раздел 12). Функция main печатает значения 1, 2, 3, 0,3,2,1.
Пространства имен
В программе на языке Си имена (идентификаторы) используются для ссылок на различного рода объекты — функции, переменные, формальные параметры и т. п. При соблюдении определенных правил, описанных в данном разделе, допускается использование одного и того же идентификатора для более чем одного программного объекта.
Чтобы различать идентификаторы объектов различного рода, компилятор языка Си устанавливает так называемые "пространства имен". Во избежание противоречий имена внутри одного пространства должны быть уникальными, однако в различных пространствах могут содержаться идентичные имена. Это означает, что можно использовать один и тот же идентификатор для двух или более различных объектов, если имена объектов принадлежат к различным пространствам. Однозначное разрешение вопроса о том, на какой объект ссылается идентификатор, компилятор языка Си осуществляет по контексту появления данного идентификатора в программе. Ниже перечисляются виды объектов, которые можно именовать в программе на языке Си, и соответствующие им четыре пространства имен.
Таблица 2.2.
Объекты Пространство имен Переменные, функции, формальные параметры, элементы списка перечисления, typedef Уникальность имен в пределах этого пространства тесно связана с понятием области действия. Это выражается в том, что в данном пространстве могут содержаться совпадающие идентификаторы, если области действия именуемых ими объектов не пересекаются. Другими словами, совпадение идентификаторов возможно только при локальном переобъявлении (см. раздел 2.4). Обратите внимание на то, что имена формальных параметров функции сгруппированы в одном пространстве с именами локальных переменных. Поэтому переобъявление формальных параметров внутри любого из блоков функции недопустимо, typedef — это объявления имен типов (см. раздел 3.8.2). Теги Теги всех переменных перечислимого типа, структур и объединений (см. разделы 3.4.2 — 3.4.4) сгруппированы в одном пространстве имен. Каждый тег переменной перечислимого типа, структуры или объединения должен быть отличен от других тегов с той же самой областью действия. Ни с какими другими именами имена тегов не конфликтуют. Элементы структур и объединений Элементы каждой структуры или объединения) образуют свое пространство имен, поэтому имя каждого элемента должно быть уникальным внутри структуры или объединения, но не обязано отличаться от любого другого имени в программе, включая имена элементов других структур и объединений. Метки операторов Метки операторов образуют отдельное пространство имен. Каждая метка должна быть отлична от всех других меток операторов в той же самой функции. В разных функциях могут быть одинаковые метки.
Пример: struct student
