变量作用域根据起作用的范围分为对一个函数、一个程序、一个文件及整个程序4个层次。要特别注意分辨各个层次的处理方法。
19.1.1 块结构之间的变量屏蔽规则
C语言规定，任何以花括号“{”和“}”括起来的复合语句都属于块结构，在块内可以对变量进行定义。块结构用在同一个函数内，遵循变量屏蔽原则。
1.块结构定义错误
【例19.1】找出下面程序中的错误，改正后分析它的输出结果。
#include <stdio.h>int max（int，int）；int c=108；int main （ ）{ { int a=45，b=98，c=0； c=max（45，98）； { int c=0； for（int i=0； i<11；i++） c=c+i； c *= c； c=max（c，98）； printf （/"max=%dn/"，c）； } printf （/"max=%dn/"，c）； c=max（a，-c）； printf （/"max=%dn/"，c）； } printf （/"max=%dn/"，c）； return 0； } int max（int a， int b） { static int c； if （a<b） c=b； else c=a； return c； } 首先排除max函数，这个函数的声明和定义均正确。它虽然使用变量c，但与主函数里定义的变量c以及全局变量c均没有关系，所以要在块内寻找错误。顺便说一句，这个函数设计得不好，它的目的只是想混淆视听，以便对c的定义产生错觉。
程序第1次调用max函数求得c=98。然后进入下一个块内。
C语言规定可以在多个块内定义同名的变量，而且遵循变量定义原则，即在执行语句之前定义。for语句中的循环体“（）”内不算块结构，而且它是执行语句，所以不能在该语句的循环体内定义变量（C++语言可以，但C语言不行）。将这3行语句改写如下：
int c=0，i=1；for（； i<11；i++） //等效for（i=1； i<11；i++） c=c+i；
这里定义的变量c屏蔽了上层定义的c，计算得出c=55。自乘之后为3025，调用max函数，最大值就是3025，第1个输出语句的输出为：
max=3025
程序返回上一层块内，丢弃n内层的c值，输出原来的c值，即
max=98
这时选c的负值作为参数，肯定最大值是正45，输出为
max=45
再返回一层，只有全局变量起作用，所以输出为
max=108
结论：在块内定义的变量其作用域仅限于块内。若块内定义与块外或外部定义具有相同的变量名，则它们是没有关系的。变量必须在程序开始时声明或者定义。推而广之，本块使用的变量必须在本块开始时定义。
2.正确理解块结构定义的变量之作用范围
【例19.2】一个源程序的清单如下：
#include <stdio.h>int max（int，int）；int c；int main （ ）{ { int a=45，b=98； static int sum； sum=max（45，98）； a+=b； { int a={1，-2，3，-4，5}，i=0； static int sum； for（i=0； i<5；i++） if（a[i]<0） c=c+a[i]； else sum=sum+a[i]； printf （/"正数和=%d，负数和=%dn/"，sum，c）； } c=max（a，sum）； printf （/"max=%dn/"，c）； c=a+b+sum； } printf （/"总和=%dn/"，c）； return 0；}int max（int a， int b）{ if （a<b） return b； else return a；} 有两人对这个程序进行分析，分别给出如下结果。
甲：这个程序是错误的，原因是变量c和sum没有初始化，计算的结果不定。
乙：这个程序是对的。变量c和sum均被初始化为0。第1个输出语句为：
正数和=9，负数和=-6
因为a+b之和大于sum，所以第2个输出语句为：
max=143
因为c=a+b+sum=143+98+9=250，所以最后一个输出为：
总和=250
请分析他们哪位说的正确？
都不正确。乙对第1个输出语句判断正确。全局变量c和静态变量sum都被初始化为0值。他对第2个输出的判断结果是对的，那只是数据的偶然性。当离开该块时，在该块定义的静态变量sum的值与普通变量的一样，都自动消失。这时起作用的是上一块的同名变量，即这时的sum=98。98<143，所以输出结果与乙给出的一样。但在求c值时仍然用到sum，所以他的计算结果就错了，应该是c=143+98+98=339。正确的输出为：
总和=339
变量屏蔽原则：编译程序为块内的自动型变量动态分配存储空间。具体地说，是将这些自动型变量使用的堆栈空间在进入块内时就给予分配，一旦退出该块，分配给它的空间就立即消失（即这些自动型变量消失），所以自动型变量既不能被块外的变量或函数所引用，也不能保存其值。当各块具有同名的自动型变量时，屏蔽其他块定义的同名变量，只有本块定义的自动变量起作用；当退出该块后仍为当前所在块的同名变量起作用。当自动型变量与某外部型变量具有相同的名字时，只有块中定义的自动型变量起作用；当退出该块后仍为外部变量起作用。
结论：复合块中，外层不能使用内层定义的变量，内层可以使用外层的非同名变量，各层使用自己的同名变量。非同名外部变量可供各层的程序使用。
19.1.2 程序和文件内的变量
如果程序很小，一个程序可能只有一个主函数。不过一般来说，一个源文件含有多个函数。为此，将它们都作为程序文件看待。
1.正确初始化变量
【例19.3】检查出下面程序中的错误并改正之。
#include <stdio.h>int fac （int）；int main （ ）{ int i； for （ i=1； i<=4； i++） printf （ /"%d ！=%dn/"，i， fac（i） ）； return 0；}int fac （ int n）{ static int f= 1； int i=1； for （ i=1； i<=n； i++） f=f*i； return（f）；} 函数错误地定义“static int f=1；”，静态变量只初始化一次，这就使它的初值总保持为上一个阶乘值，而不是1。当计算3！的时候，就得到3！=12的错误结果。计算结果错误为：
1！=12！=23！=124！=288
这时调用阶乘函数，运行结果应该为：
1！ = 12！ = 23！ = 64！ = 24
应将这条语句改为定义一个自动型变量“int f=1；”。
一定要注意变量的初始化规则。例如对如下的程序块：
{ int x； static int y； static int z=5；} 块中的简单类型的局部变量x没有初始化，x有不确定的初始值，y被说明为静态的，所以为0，z初始化为5。
变量初始化规则：只能对外部和静态变量做一次初始化工作，从概念上看应在编译时进行。自动型和寄存器型变量，每进入函数或复合语句一次，就被初始化一次，而且初值不限于常数，可以包含以前已定义过的值，甚至包含函数调用的合法表达式。
如没有明显地进行初始化，则C编译程序对变量的初始化规则是：
（1）外部型和静态型变量初始值为0；
（2）自动型和寄存器型变量初始值为随机数。
2.同文件内的同名变量作用域
【例19.4】分析下面程序的输出结果。
#include <stdio.h>extern int a；int b=50；void func1（void）；void func2（void）；void main（ ）{ int i； for （ i=1； i<4； i++） { ++a； printf （ /"%dt/"，a ）； printf （ /"%dt/"，b++ ）； func1（）； func2（）； }}int a=10；void func1（）{ ++a； printf （ /"%dt/"，a ）；}void func2（）{ int a=100； int b=15； ++a； printf （/"%dt%dn/"，a，++b ）；} 【分析】首先要分清变量的类型。变量a是外部变量，主函数main及函数func1都使用它，所以两个函数的运行都影响变量a的数值。变量b也是全局变量，主函数main使用printf函数调用它，函数func1不使用它。但函数func2里定义了与全局变量同名的变量a和b，所以它使用自己的变量，对全局变量没有影响。
分析的关键是主程序循环调用func1和func2函数3次。既然函数func2里也定义了一个本函数使用的同名变量a和b，所以它们只执行加1操作，输出总是101和16。
变量b是全局变量，但只有主函数main使用printf函数调用它，而且是“b++”运算，所以第1次输出是b的初始值50，随后两次循环输出51和52。
复杂一点的是变量a，它在主函数后面定义是一样的，不影响main函数使用它。主函数里对它执行加1操作，输出11。func2使用这个a值，做加1操作，输出12。后面就是重复执行两次，主函数输出13和15，func1函数输出14和16。
由此分析，可得到如下运行结果：
11 50 12 101 1613 51 14 101 1615 52 16 101 16
由此可见，外部变量在整个程序中都可存取，它提供了在函数间进行数据通信的另一种方法。只要将用作函数间通信的参数说明为外部变量，而在函数定义的形式参数表中和调用函数的实参表中不需要给出，在函数中只要直接对这些外部变量进行操作即可。使用的屏蔽原则与块变量的相同。
结论：外部型变量可以被程序中的所有函数引用。外部型变量实质上具有“全局型”定义，它的作用域是整个程序。如果有同名变量，则只有内部变量起作用。
如果要在定义一个外部型变量之前使用它，就必须使用关键字extern进行声明。程序中的变量a，在没赋值时主程序就引用它，所以使用关键字extern进行声明。
3.同文件内不允许有同名函数
【例19.5】分析下面程序的输出结果。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int p（int，int）；int main（ ）{ int a=50，b=2； printf（/"%dn/"，p（a，b））； return 0；}int p（int a， int b）{ return a/b；} 可能有人会马上回答“输出25”。其实，因为stdlib.h中有个与p同名的函数，所以这个程序通不过编译。解决的方法有两种：因为这个程序用不到这个头文件，所以可以删除。另一种是为函数p改名。
19.1.3 多文件变量作用域
【例19.6】这个源程序包括两个文件。在VC中的工程项目如图19-1所示。
各个文件的内容如下：
//c19_6.c#include <stdio.h>int main（ ）{ int a=50，b=2； extern char *str； printf（/"%s%dn/"，str，pe（a，b））； return 0；}//c19_61.cchar str=/"a/b=/"；int pe（int a， int b）{ return a/b；} 图19-1 双文件示意图
程序编译出错，请分析程序存在的错误。
【解答】主程序所在文件没有声明引用c19_61.c文件中的函数pe。在多文件编程中，也不允许有同名函数，如果引用别的文件中的函数时，则需要声明被引用函数的原型。
文件中的各个函数不能使用其他文件函数中的变量（所以各个函数内的变量可以同名），如果使用另一个文件的全局变量，则必须声明。c19_6.c中虽然声明外部变量，但声明的格式不对。c19_61.c将str定义为字符数组，c19_6.c也应该使用
extern char str；
方式，不能声明为字符指针。main函数在运行到这个位置时，应该读该地址的前4位。前4位是字符，不是地址，所以出错。
可能有人说，字符数组和字符指针不是可以互换吗？确实可以，但有特例，这就是少有的特例之一。
修改后的文件如下：
//c19_6.c#include <stdio.h>int pe（int，int）；int main（ ）{ int a=50，b=2； extern char str； printf（/"%s%dn/"，str，pe（a，b））； return 0；}//c19_61.cchar str=/"a/b=/"；int pe（int a， int b）{return a/b；} 不过并不推荐这种文件组织方式，而是推荐将公共变量定义在头文件中，使用它的源文件用包含语句将其包含即可。注意使用双引号，不要使用尖括号。
注意：在多文件编程中，一定使用双引号包含自定义的头文件。
现在将字符串直接定义在main函数中，三个文件的内容组织如下：
//c19_6.h#include <stdio.h>int pe（int，int）；extern char str；//c19_6.c#include /"c18_6.h/"int main（ ）{ int a=50，b=2； char str=/"a/b=/"； printf（/"%s%dn/"，str，pe（a，b））； return 0；}//c19_61.cint pe（int a， int b）{return a/b；} 图19-2是其示意图。
图19-2 包含头文件的示意图
运行结果如下：
a/b=25
【例19.7】这个源程序包括5个文件，有4个c文件和1个头文件。编译对这个文件第1次扫描时，没有警告信息，但第2次扫描时出错。请找出错误并改正之。
这个程序使用独立的c文件编写求两个实数的最大值、最小值和平均值的函数，这些函数除了返回值之外，还要将自己被调用的次数加到总计数器上。
头文件声明它们的函数原型，主函数接收2个输入值，输出最大值、最小值、平均值、平均值的2倍和调用函数的总次数。具体要求源程序如下：
//主文件find.c//作用：调用各个函数。#include <stdio.h>#include /"find.h/"int count=0； //初始化计数变量countvoid main（ ）{ double a，b； printf（/"Input a and b：n/"）； scanf（/"%lf%lf/"，&a，&b）； printf （ /"max =%lfn/"，max（ a，b ））； printf （ /"min=%lfn/"，min（ a，b ））； printf （ /"mean=%lfn/"，mean（ a，b ））； printf （ /"2*mean=%lfn/"， K*mean（ a，b ））； //使用常数K printf （ /"count=%dn/"，count）；} 为了观察count，两次调用mean函数。定义常数K为double型，便于计算。
//头文件find.h的作用：声明函数原型及外部变量double max（double，double）；double min（double，double）；double mean（double， double）；extern const double K=2； //声明全局常变量Kextern int count； //声明全局计数变量count//文件max.c的内容：求最大值函数max#include /"find.h/"double max（double m1， double m2）{ count=count+1； if（m1 > m2） return m1； else return m2；}//文件min.c的内容：求最小值函数min#include /"find.h/"double min（double m1， double m2）{ count=count+1； if（m1 > m2） return m2； else return m1；}//文件mean.c的内容：求平均值函数mean#include /"find.h/"double mean（double m1， double m2）{ count=count+1； return （m2+m1）/K； //使用常数K} 【解答】常数K不能那样定义。如果使用
#define K 2
定义一个常量K是可以的。但这个K没有数据类型的概念，所以不推荐使用这种方法。这里使用const时，应该参考普通变量的使用方法。不应该在头文件中定义，应该声明为外部常量，即
extern const double K； //声明全局常变量K
然后在find.c中定义如下：
const double K=2； //定义常数K为double型
图19-3的右边是主文件find.c的示意图，左边是文件结构图。
图19-3 修改后的find.c示意图
//修改后的头文件find.hdouble max（double，double）；double min（double，double）；double mean（double， double）；extern const double K； //声明全局常变量Kextern int count； //声明全局计数变量count
运行示范如下：
Input a and b：50 90max =90.000000min=50.000000mean=70.0000002*mean=140.000000count=4
推荐：将函数原型全部声明在头文件中，公共变量也声明在头文件中，然后在需要的地方加以定义。当然，只能在一个地方定义，一定不能重复定义。
【例19.8】工程文件c19_8包含c19_8.c和c19_81.c两个文件，请找出错误并改正之。
//c19_8.c#include <stdio.h>int number=25；extern void display（void）；int main（ ）{ display（）； return 0；}//c19_81.c#include <stdio.h>int number=25；void display（ ）{ printf（/"%dn/"，number）； return；} 【解答】两个文件的函数里可以有同名变量，并且单独使用互不影响。但同名的全局变量只能在一个文件里声明，在另一个文件里定义，不能同时定义。将c19_81.c里的变量改为外部变量的声明即可，即
extern int number；
其实最好的设计方法是使用头文件。下面是按此要求设计的源程序。
//c19_8.h#include <stdio.h>void display（void）；extern int number；//c19_8.c#include /"c19_8.h/"int number；int main（ ）{ printf（/"输入：/"）； scanf（/"%d/"，&number）； display（）； return 0；}//c19_81.c#include /"c19_8.h/"void display（ ）{ printf（/"%dn/"，number）； return；} 两个文件的公共变量number，在头文件里声明，在另一个文件里定义。这里有意改为在主函数里通过键盘赋值，所以在文件开始处还需要声明一次，否则通不过第2次扫描。而在文件c19_81.c中，则不需要再声明。