Phạm vi biến

#Bốn mức phạm vi

int toan_cuc = 1;            /* phạm vi file, thấy từ đây tới cuối file */

void f(void)
{
    int cuc_bo = 2;          /* phạm vi khối: cả thân hàm f */

    if (cuc_bo > 0) {
        int trong_if = 3;    /* phạm vi khối: chỉ trong thân if */

        printf("%d\n", trong_if);
    }

    /* printf("%d\n", trong_if);  <- lỗi: 'trong_if' undeclared */

    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        /* i chỉ tồn tại trong vòng lặp, đây là cú pháp từ C99 */
    }

    /* printf("%d\n", i);  <- lỗi tương tự */
}

#Cục bộ so với toàn cục

Vì sao biến toàn cục lại tự bằng 0

Không phải trình biên dịch chăm chỉ sinh mã gán. Biến toàn cục chưa khởi tạo được xếp vào vùng .bss, và vùng này không chiếm chỗ trong file thực thi, chỉ ghi lại nó cần bao nhiêu byte. Khi nạp chương trình, hệ điều hành cấp một vùng nhớ đã được xóa sạch về 0. Đó là quy định bảo mật: một tiến trình không được phép nhìn thấy dữ liệu còn sót của tiến trình khác.

   text    data     bss     dec     hex filename
   1876     620       8    2504     9c8 ./bai

#Che khuất biến

#include <stdio.h>

int x = 10;                  /* toàn cục */

void f(void)
{
    int x = 20;              /* che khuất biến toàn cục */

    {
        int x = 30;          /* che khuất tiếp biến ở tầng trên */

        printf("%d\n", x);   /* 30 */
    }

    printf("%d\n", x);       /* 20 */
}

int main(void)
{
    f();
    printf("%d\n", x);       /* 10, biến toàn cục chưa hề bị đổi */

    return 0;
}

che-khuat.c:7:9: warning: declaration of 'x' shadows a global declaration [-Wshadow]
che-khuat.c:10:13: warning: declaration of 'x' shadows a previous local [-Wshadow]

Che khuất giữa tham số và biến toàn cục cũng bị bắt bởi cùng cờ đó. Trường hợp che khuất duy nhất được coi là chấp nhận được là biến đếm i trong các vòng lặp lồng nhau ở những khối tách biệt hoàn toàn.

#Ba lý do tránh biến toàn cục

Lý do 1: không kiểm thử được từng phần

int g_cau_hinh;

int tinh(int x)
{
    return x * g_cau_hinh;   /* kết quả phụ thuộc thứ bạn không thấy trong nguyên mẫu */
}

Muốn kiểm thử tinh, bạn phải nhớ đặt g_cau_hinh trước, và nhớ khôi phục sau nếu bài kiểm thử khác cũng dùng nó. Nguyên mẫu hàm nói dối: nó bảo hàm chỉ cần một tham số, thực tế cần hai.

Lý do 2: không truy được ai đã sửa

Khi một biến toàn cục mang giá trị sai, thủ phạm có thể là bất kỳ hàm nào trong chương trình. Với biến cục bộ, danh sách nghi phạm chỉ gói trong vài chục dòng.

Hardware watchpoint 2: g_cau_hinh

Old value = 0
New value = 7
khoi_tao () at cauhinh.c:41

Lý do 3: hỏng ngay khi có nhiều luồng

int g_dem = 0;

void *worker(void *arg)
{
    for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
        g_dem++;             /* ba thao tác: đọc, cộng, ghi. Hai luồng giẫm lên nhau */

    return NULL;
}

/* Chạy bốn luồng, kết quả mong đợi là 4000000.
   Thực tế nhận được một con số nhỏ hơn và khác nhau mỗi lần chạy. */

#Thay biến toàn cục bằng gì

int  g_tong = 0;
int  g_dem  = 0;

void them(int x)
{
    g_tong += x;
    g_dem++;
}

double trung_binh(void)
{
    return g_dem ? (double)g_tong / g_dem : 0.0;
}

/* Không thể theo dõi hai dãy số cùng lúc. */

typedef struct {
    long long tong;
    size_t    dem;
} ThongKe;

void them(ThongKe *tk, int x)
{
    tk->tong += x;
    tk->dem++;
}

double trung_binh(const ThongKe *tk)
{
    return tk->dem ? (double)tk->tong / tk->dem : 0.0;
}

ThongKe a = { 0, 0 };
ThongKe b = { 0, 0 };   /* hai bộ đếm độc lập, không đụng nhau */

Mô hình bên phải gọi là ngữ cảnh truyền vào, và nó là cách gần như mọi thư viện C hiện đại được thiết kế. Bạn đã gặp nó mà không để ý: FILE * chính là một ngữ cảnh, và đó là lý do bạn mở được nhiều file cùng lúc.