Kiedy i jak długo istnieją zmienne globalne i lokalne w C++?

Zmienne globalne

• Czas istnienia: Od uruchomienia programu do jego zakończenia.
• Miejsce przechowywania: Zazwyczaj w statycznym obszarze pamięci (.data lub sekcja .bss pliku wykonywalnego).
• Inicjalizacja:
  • Zmienne globalne niestatyczne, zdefiniowane na poziomie pliku, z niestandardowymi konstruktorami, są inicjalizowane przed wywołaniem main().
  • Zmienne globalne z inicjalizacją zerową (np. int i = 0;) również są inicjalizowane przed main().
  • Zmienne zdefiniowane z const lub mające statyczny czas przechowywania są inicjalizowane podczas ładowania programu.
• Dostępność: Widoczne we wszystkich funkcjach w zakresie.

Zmienne lokalne

• Czas istnienia: Od momentu zdefiniowania zmiennej w bloku kodu (funkcji, pętli, instrukcji warunkowej itp.) do momentu opuszczenia tego bloku.
• Miejsce przechowywania: Zazwyczaj na stosie (dla zmiennych automatycznych). Zmienne lokalne statyczne są przechowywane w statycznym obszarze pamięci.
• Inicjalizacja:
  • Zmienne lokalne automatyczne nie są domyślnie inicjalizowane (zawierają "śmieci"). Wymagają jawnej inicjalizacji.
  • Zmienne lokalne statyczne są inicjalizowane raz przy pierwszym zdefiniowaniu.
• Dostępność: Widoczne tylko w obrębie bloku kodu, w którym są zdefiniowane.

Przykłady

// Zmienna globalna
int global_variable = 10;

void some_function() {
    // Zmienna lokalna (automatyczna)
    int local_variable_1; // Nie zainicjalizowana

    // Zmienna lokalna (automatyczna) z inicjalizacją
    int local_variable_2 = 20;

    // Zmienna lokalna statyczna
    static int static_local_variable = 30; // Inicjalizuje się raz

    // Dostęp do zmiennej globalnej
    global_variable++;

    // Dostęp do zmiennych lokalnych
    local_variable_1 = global_variable;
    static_local_variable++;

    // Po wyjściu z some_function(), local_variable_1 i local_variable_2 przestają istnieć
    // static_local_variable nadal istnieje i zachowuje swoją wartość
}

int main() {
    some_function();
    some_function(); // static_local_variable zachowało swoją wartość
    // Zmienna globalna jest dostępna tutaj
    // local_variable_1 i local_variable_2 nie są dostępne

    return 0;
}

Tabela porównawcza

Cecha	Zmienne globalne	Zmienne lokalne (automatyczne)	Zmienne lokalne statyczne
Czas istnienia	Od uruchomienia programu do jego zakończenia	Od definicji do opuszczenia bloku kodu	Od pierwszego osiągnięcia definicji do końca programu
Miejsce przechowywania	Obszar pamięci statycznej (.data, .bss)	Stos	Obszar pamięci statycznej (.data, .bss)
Inicjalizacja	Przed wywołaniem main() lub podczas ładowania programu	Nie są domyślnie inicjalizowane. Wymagają jawnej inicjalizacji	Raz przy pierwszej deklaracji
Dostępność	Wszędzie w zakresie pliku	Tylko w obrębie bloku kodu	Tylko w obrębie bloku kodu