为什么要少用全局变量

     为什么要少用全局变量？甚至有些公司禁止用全局变量。有一个说法是这样的，全局变量的最佳前缀是什么？答：//

 接下来就粗略说说这个问题。

1、全局变量和局部变量

（1）全局变量：定义在函数外，存放空间为静态存储区，作用域为整个工程文件，若其它文件使用该变量，可以在本文件中用extern声明一遍该变量或者包含声明了该变量的头文件；在整个程序运行期间全局变量的值都会存在。由于同工程中的所有函数都能引用全局变量的值，因此如果在一个函数中改变了全局变量的值， 就能影响到其他函数中全局变量的值。

（2）静态全局变量：只在定义它的文件内有效，效果和全局变量一样，不过就在本文件内部；也就是说，用static修饰过的全局变量，改变了他的作用域，限制了他的使用范围。

（3）局部变量：在定义它的函数内有效，但是函数返回后失效。“在函数内定义的变量”，即在一个函数内部定义的变量，只在本函数范围内有效。

（4）静态局部变量：只在定义它的函数内有效，只是程序仅分配一次内存，函数返回后，该变量的值不会消失；静态局部变量的生存期虽然为整个工程，但是其作用仍与局部变量相同，即只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。也就是说用static修饰过的局部变量，改变了他的生存期。　

关于四者的性能如表1-1所示。

                    表1-1：

2、全局变量的优点和缺点

优点：

（1）全局可见，任何 一个函数或线程都可以读写全局变量-同步操作简单。

 （2）内存地址固定，读写效率比较高。

缺点：

（1）过多的全局变量会占用较多的内存单元：全局变量保存在静态存贮区，程序开始运行时为其分配内存，程序结束释放该内存。与局部变量的动态分配、动态释放相比，生存期比较长，因此过多的全局变量会占用较多的内存单元。
（2）全局变量破坏了函数的封装性能：前面的章节曾经讲过，函数象一个黑匣子，一般是通过函数参数和返回值进行输入输出，函数内部实现相对独立。但函数中如果使用了全局变量，那么函数体内的语句就可以绕过函数参数和返回值进行存取，这种情况破坏了函数的独立性，使函数对全局变量产生依赖。同时，也降低了该函数的可移植性。
（3）全局变量使函数的代码可读性降低：由于多个函数都可能使用全局变量，函数执行时全局变量的值可能随时发生变化，对于程序的查错和调试都非常不利。

（4）导致软件分层的不合理：全局变量相当于一条快捷通道，它容易使程序员模糊了“设备层”和“应用层”之间的边界。写出来的底层程序容易自作多情地关注起上层的应用。这在软件系统的构建初期的确效率很高，功能调试进度一日千里，但到了后期往往bug一堆，处处“补丁”，雷区遍布。说是度日如年举步维艰也不为过。

（5）增加了bug出现的概率：全局变量大量使用，少不了有些变量流连忘返于中断与主回圈程序之间。这个时候如果处理不当，系统的bug就是随机出现的，无规律的。

（6）全局变量的读写，可能会延迟，这主要是体现在“写”操作上，由于写操作，一般需要2个周期操作，所以有可能会出现，这边没写完时，那边已经读了，结果读到的不是最终值，这个是一个概率事件，概率 很小，但是并不代表没有。

（7）在程序运行时，根据需要到内存中相应的存储单元中调用，如果一个变量在程序中频繁使用，例如循环变量，那么，系统就必须多次访问内存中的该单元，影响程序的执行效率。因此，C\C++语言还定义了一种变量，不是保存在内存上，而是直接存储在CPU中的寄存器中，这种变量称为寄存器变量。变量存储在寄存器上，就相当于直接操作CPU，程序当然会运转的很流畅；计算速度也是很快。全局变量不是分配在寄存器，对于一些循环，一定要避免频繁使用全局变量。但是如果又避免不了使用全局变量，一个巧妙的方法就是把全局变量赋值给一个临时变量，对临时变量进行操作，最后再将临时变量的值赋给全局变量。

3、减少使用全局变量的方法

（1）能不用全局变量尽量不用，除了系统状态和控制参数、通信处理和一些需要效率的模块，其它的基本可以靠合理的软件分层和编程技巧来解决。

（2） 如果不可避免需要用到，那能藏多深就藏多深

（a）如果只有某.c文件用，就用static限制作用域，如表1-1所示，静态全局变量的作用域是定义它的文件，工程中的其它文件不能使用。
（b） 如果只有一个函数用，那就定义局部变量。
（c） 如果非要开放出去让人读取，那就用函数return出去，这样该变量只读属性；防止被其它文件中的函数改写。
（d）如果其它文件一定要修改这个变量，就编写get_xxx和set_xxx接口函数。

例如：

timer.c

1. static volaitle uint32_t s_wCounter;
2. ISR(Timer0_vect)
3. {
4.     s_wCounter++;
5. }
7. uint32_t get_counter(void)
8. {
9.     uint32_t wResult;
10.     SAFE_ATOM_CODE(                           //! 原子操作的保护宏
11.         wResult = s_wCounter;
12.     )
13.     return wResult;
14. }
15. void set_count(uint32_t  count)
16. {
17.   s_wCounter = count;
18. }

timer.h

1. #ifndef __TIMER_H__
2. #define __TIMER_H__
4. extern uint32_t get_counter(void);
5. extern void set_count(uint32_t  count);
7. #endif

在其它文件中就可以通过get_counter() 和set_count() 两个接口函数来操作静态全局变量s_wCounter。

（e）如果某个模块数据比较多，如果每个变量都编写接口函数显然太麻烦，此时可以通过结构体，联合体，位域将众多的参数进行封装，然后再通过接口函数进行操作。

下面是采用类似于stm32库函数的做法， 对这些参数进行打包封装为“结构体变量”类型， 并在h文件中导出。在c文件中把这个参数定义为static类型（静态变量），并实现读/写接口函数。

 // 模块接口h文件中：
typedef struct {
  Param_A;
  Param_B;
  Param_C;
} User_Param_Typedef;

bool ModuleName_SetParam(User_Param_Typedef *param);
bool ModuleName_GetParam(User_Param_Typedef *param);

 // 模块实现c文件中：
static User_Param_Typedef user_param;
static bool user_access_locked;

bool ModuleName_SetParam(User_Param_Typedef *param)
{
  // 此处还可以增加对参数的保护特性
  user_param.Param_A = param->Parma_A;
  user_param.Param_B = param->Parma_B;
  user_param.Param_C = param->Parma_C;
  return true;
}

bool ModuleName_GetParam(User_Param_Typedef *param)
{
  // 此处还可以增加对参数的保护特性
  param->Param_A = user_param.Parma_A;
  param->Param_B = user_param.Parma_B;
  param->Param_C = user_param.Parma_C;
  return true;
}
 

 // app文件中：

...
// 配置参数
User_Param_Typedef  user_param;    // 临时变量（局部变量 ） 或 静态变量
user_param.Param_A = 1;
user_param.Param_B = 2;
user_param.Param_C = 3;
ModuleName_SetParam(&user_param);
...

// 获取参数
ModuleName_GetParam(&user_param);

如果在应用中， 仅需要修改其中一个参数，可以根据上面的类似的方法修改， 增加基于 “基地址偏移量” 读/写的接口函数。

参考文件：

C语言中，全局变量滥用的后果竟如此严重？_张巧龙的博客-CSDN博客

c语言中如何避免过多使用全局变量_李肖遥的博客-CSDN博客

如何尽量地避免使用全局变量呢？ (amobbs.com 阿莫电子论坛 - 东莞阿莫电子网站)

全局变量的优缺点及为什么要少用全局变量_猪哥-嵌入式的博客-CSDN博客_全局变量的好处