グローバル変数

コンピュータプログラミングにおいて、グローバル変数はグローバルスコープを持つ変数であり、シャドウされない限り、プログラム全体で可視（したがってアクセス可能）であることを意味します。すべてのグローバル変数のセットは、グローバル環境またはグローバル状態として知られています。コンパイル言語では、グローバル変数は一般に静的変数であり、その範囲（有効期間）はプログラムの実行時間全体です。ただし、インタープリタ言語（コマンドラインインタープリタを含む）では、グローバル変数は事前にわからないため、一般に宣言時に動的に割り当てられます。

一部の言語では、すべての変数がグローバルであるか、デフォルトでグローバルですが、ほとんどの現代言語では変数のスコープは限定されており、通常はレキシカル スコープです。ただし、プログラムの最上位レベルで変数を宣言することで、グローバル変数が利用できるようになります。ただし、他の言語ではグローバル変数は存在しません。これらは通常、モジュール構造を強制するモジュラー プログラミング言語、またはクラス構造を強制するクラス ベースの オブジェクト指向プログラミング言語です。

グローバル変数との相互作用メカニズムは、グローバル環境(グローバル状態も参照) メカニズムと呼ばれます。グローバル環境パラダイムは、すべての変数がローカルで共有メモリがない(したがって、すべての相互作用をメッセージ パッシングに再実行できる) ローカル環境パラダイムとは対照的です。

グローバル変数は、同時実行スレッドやシグナル ハンドラなどの呼び出し元/呼び出し先関係を共有しないコード セクション間で情報を渡すために広く使用されています。各ファイルが暗黙的な名前空間を定義する言語 (C を含む) では、グローバル名前空間を持つ言語で見られる問題のほとんどが解消されますが、適切なカプセル化を行わないと、一部の問題が残る可能性があります。適切なロック (ミューテックスなど) を行わないと、保護されたメモリ内の読み取り専用値を除き、グローバル変数を使用するコードはスレッドセーフではありません。

環境変数は、一部のオペレーティング システムが提供する機能です。OS のシェル( Unixではksh、Linuxではbash、DOSではCOMMAND.COM、WindowsではCMD.EXE ) 内では、環境変数は一種の変数です。たとえば、Unix および関連システムでは、キーワードを使用すると通常の変数が環境変数になります。シェル以外のプログラム コードは、やなどのAPI呼び出し によって環境変数にアクセスする必要があります。 exportgetenv()setenv()

これらは、設定されたプロセスに対してローカルです。つまり、2 つのターミナル ウィンドウ (シェルを実行する 2 つの異なるプロセス) を開き、1 つのウィンドウで環境変数の値を変更しても、その変更は他のウィンドウには表示されません。

子プロセスが作成されると、親プロセスからすべての環境変数とその値が継承されます。通常、プログラムが別のプログラムを呼び出す場合、最初にforkによって子プロセスが作成され、次に子は必要に応じて環境を調整し、最後に子は呼び出されるプログラムに置き換えられます。したがって、子プロセスは環境変数を使用してピアと通信することができず、遠隔操作の問題を回避できます。

BASIC （の初期バージョン） 、COBOL、Fortran I（1956）などの多くの非構造化言語では、グローバル変数のみが提供されます。Fortran II（1958）では、ローカル変数を持つサブルーチンと、グローバル変数にアクセスするためのCOMMONキーワードが導入されました。FORTRANでのCOMMONの使用はFORTRAN 77でも継続され、^[1] PL/SQLなどの後の言語に影響を与えました。グローバルの名前付きCOMMONグループは、構造化名前空間のように動作します。^[2] Forth、Lua、Perl 、およびほとんどのシェルでは、変数はデフォルトでグローバルです。

global C 言語にはキーワードがありません。ただし、関数の外部で宣言された変数には「ファイル スコープ」があり、ファイル内で可視です。ファイル スコープで宣言された変数は、宣言からコンパイル単位 (.cファイル) の終わりまで可視です (ローカル変数など、より近いスコープ内の同じ名前のオブジェクトによって隠されない限り)。また、暗黙的に外部リンケージがあるため、宣言を含む.cファイルまたはコンパイル単位だけでなく、完全なプログラムを形成するためにリンクされている他のすべてのコンパイル単位からも可視です。ただし、外部リンケージだけでは、このような変数を他のファイルで使用するには不十分です。コンパイル単位がこのようなグローバル変数に正しくアクセスするには、その型を知る必要があります。これは、キーワードを使用して各ファイルで変数を宣言することで実現されますextern(変数は各ファイルで宣言されますが、定義できるのは1 つのファイルだけです)。このような宣言は、多くの場合、共有ヘッダー ファイルに配置されます。これは、プロジェクト内のexternすべてのファイルに少なくとも 1 つのファイルを含めるのが一般的であるためです。標準ヘッダー ファイルはその一例で、これにより、変数はプロジェクト内のすべてのモジュールからアクセス可能になります。このグローバルアクセスメカニズムに問題があると判断された場合、変数をファイルスコープに制限するキーワードを使用して無効にすることができ、そのキーワードを使用してインポートしようとするとコンパイル（またはリンク）エラーが発生します。^[3].c.herrno.herrnostaticextern

Cの「グローバル」変数の例:

#include <stdio.h> 

// これはファイルスコープ変数（内部リンク付き）であり、このコンパイル単位でのみ表示され
ます。static 
int shared = 3 ;    

// これには外部リンクがあります (このコンパイル単位に限定されません)。
extern int over_shared ;  

// 内部リンクもあります
。int over_shared_too = 2 ;   

static void ChangeShared () { // 関数内のファイルスコープ変数への参照。shared = 5 ; }   
  
    


static void LocalShadow () { // 同じ名前のグローバルを非表示にするローカル変数。int shared ;   
  
   

  
// これはローカル変数にのみ影響し、同じ名前のファイルスコープ変数には影響しません。shared = 1000 ; }  
    


static void ParamShadow ( int shared ) { // これはパラメータにのみ影響し、同じ名前のファイルスコープ変数には影響しません。 shared = - shared ; }    
  
  
    


int main () { // ファイルスコープ変数への参照。  
  

  printf ( "%d \n " ,共有); 

  変更共有();

  printf ( "%d \n " ,共有); 

  ローカルシャドウ();

  printf ( "%d \n " ,共有); 

  パラメータシャドウ( 1 );

  printf ( "%d \n " ,共有); 

  0 を返す; } 

この変数は外部変数なので、main 以外の関数で使用するためにパラメータとして渡す必要はありません。この変数はモジュール内のすべての関数に属します。

出力は次のようになります。

3
5
5
5

Java などの一部の言語には、グローバル変数がありません。Java では、ローカル変数以外のすべての変数はクラスのフィールドです。したがって、すべての変数はクラスまたはメソッドのスコープ内にあります。Java では、静的フィールド (クラス変数とも呼ばれます) はクラスのインスタンスとは独立して存在し、1 つのコピーがすべてのインスタンス間で共有されます。したがって、パブリック静的フィールドは、他の言語のグローバル変数と同様の「共有」動作のため、多くの点で同じ目的で使用されます。

パブリッククラスGlobal {パブリック静的int a ; }   
       

PHPにはglobal、キーワードと、グローバル変数を使用するいくつかの珍しい方法があります。関数の外部で宣言された変数には、ファイル スコープ (ほとんどの目的において最も広いスコープ) があります。ただし、globalキーワードを使用してインポートしない限り、関数内ではアクセスできません (つまり、キーワードはグローバル変数にアクセスしますが、宣言はしません)。

ただし、スーパーグローバルと呼ばれる定義済み変数には、常にアクセスできます。これらはすべて配列です。汎用的なものは$GLOBALSスーパーグローバルで、関数のスコープ外で定義されたすべての変数が含まれます。要素を変更すると元の変数が変更され、追加すると新しい変数が作成されます。スーパーグローバル$_POSTは、$_GETWeb プログラミングで広く使用されています。

• PythonとMATLABでは、グローバル変数はglobalキーワードを使ってどこでも宣言できます。^{[4] [5]}
• Rubyのグローバル変数は ' $'記号$$で区別されます。現在のプロセス IDなど、定義済みのグローバル変数が多数存在します。

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