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SAEMC의 노트

70. 전역 변수(Global Variable)

SAEMC/SAEMC.github.io

70. 전역 변수(Global Variable)

1. 키워드

전역 변수(Global Variable)
변수 범위(Scope)

2. 전역 변수 사용하기

지금까지 함수 안에서 선언하는 지역 변수를 사용했다.
지역 변수는 선언된 함수 안에서만 사용할 수 있고 다른 함수에서는 사용할 수 없다.
왜냐하면 C는 범위에 따라 변수의 접근을 제한하기 때문이다.
따라서 지역 변수는 함수 안에서만 유효하다.

여기서 함수 범위는 {}(중괄호) 사이를 말한다.

void hello()
{ // 함수 범위의 시작

    int num1; // 지역 변수. hello 함수 안에서만 사용할 수 있음

} // 함수 범위의 끝

어떤 변수를 프로그램 전체에서 공유해야 할 때는 전역 변수를 쓰는데, 전역 변수는 범위에 제한을 받지 않고 모든 범위에서 사용할 수 있는 변수를 말한다.

3. 변수의 범위 알아보기

C에서 {}로 묶은 부분을 블록이라 부른다.
즉, if, for, switch, while, do while, 함수에 사용한 {}가 블록이다.
그냥 {}만으로 이루어진 것도 블록이다.
단, 배열, 구조체, 공용체 등을 초기화할 때 사용하는 {}는 블록이 아니다.

if (조건식)
{
    // if 조건문의 블록
}

for (초기식; 조건식; 변화식)
{
    // for 반복문의 블록
}

{
    // 그냥 중괄호만으로 이루어진 블록
}

void hello()
{
    // 함수의 블록
}

이제 블록 안에 변수를 선언해 보자.

#include <stdio.h>

int main()
{
    {
        int num1 = 10; // 블록 안에 변수를 선언
    }

    printf("%d\n", num1); // 컴파일 에러. 블록 바깥에서는 num1을 사용할 수 없음

    return 0;
}

소스 코드를 컴파일해 보면 컴파일 에러가 발생한다.
먼저 변수 num1은 {}로 묶인 블록 안에 선언되어 있다.
이때 블록 밖에서 num1을 사용하려고 하면 변수를 찾을 수 없기 때문에 컴파일 에러가 발생한다.
즉, 변수는 선언된 블록(영역) 안에서만 사용(접근)할 수 있으며 이를 변수의 범위라고 한다.

그럼 이번에는 main 함수에 변수를 선언하고 중첩된 블록 안에서 사용해 보자.

#include <stdio.h>

int main()
{
    int num1 = 10; // main 함수 블록에 변수 선언

    {
        printf("%d\n", num1); // 10: 현재 블록 바깥의 변수는 사용할 수 있음
    }

    return 0;
}

// 10

컴파일도 문제없고 실행을 해보면 변수 num1의 값이 잘 나온다.
여기서 변수 num1은 main 함수 블록에 선언되어 있고, printf가 있는 블록도 실제로는 main 블록 안에 있다.
따라서 변수가 선언된 블록 안에서 사용하는 것이 되므로 문제가 없다.

변수를 사용하는 입장에서 본다면 현재 블록 바깥에 선언된 변수를 사용할 수 있다는 뜻이 된다.

int num1 = 10;

if (num1 > 5)
{
    printf("%d는 5보다 큽니다.\n", num1); // if 조건문 바깥에 선언된 변수 num1을 사용
}

정리하자면 변수는 선언된 블록에 따라 사용할 수 있는 범위가 결정된다.
즉, 변수는 선언된 블록 안에서만 사용할 수 있고 블록 바깥에서는 사용할 수 없다.

001

4. 전역 변수 선언하기

이제 전역 변수를 선언해 보자.
전역 변수는 함수 바깥에서 선언한다.

#include <stdio.h>

int num1 = 10; // 전역 변수 선언 및 값 초기화

void printGlobal()
{
    printf("%d\n", num1); // main 함수에서 저장한 값이 계속 유지됨
}

int main()
{
    printf("%d\n", num1); // main 함수에서 전역 변수 num1의 값 출력

    num1 = 20; // 전역 변수 num1에 20 저장

    printGlobal(); // printGlobal 함수에서 전역 변수 num1의 값 출력

    return 0;
}

// 10
// 20

#include 아래에 int num1 = 10;과 같이 변수가 선언되어 있다.
이처럼 전역 변수는 함수 안이 아닌 함수 바깥에 선언한다.
num1은 함수 블록 바깥에 선언되어 있으므로 모든 함수에서 값을 가져오거나 저장할 수 있다.
또한, 파일 자체에 변수가 선언되어 있으므로 변수의 범위는 파일 범위이다.

002

이제 각 함수에서 전역 변수 num1을 사용해 보자.
먼저 main 함수에서 num1의 값을 출력해 보면 10이 나온다.
그리고 num1에 20을 저장한다.

int main()
{
    printf("%d\n", num1); // main 함수에서 전역 변수 num1의 값 출력

    num1 = 20; // 전역 변수 num1에 20 저장

printGlobal 함수에서 num1의 값을 출력해 보면 main 함수에서 저장한 20이 출력된다.

    printGlobal(); // printGlobal 함수에서 전역 변수 num1의 값 출력

    return 0;
}

즉, 전역 변수는 모든 함수에서 접근할 수 있으며 한 번 저장한 값이 계속 유지된다.

void printGlobal()
{
    printf("%d\n", num1); // main 함수에서 저장한 값이 계속 유지됨
}

이번에는 전역 변수의 초깃값에 대해 알아보자.

#include <stdio.h>

int num1; // 전역 변수는 초깃값을 지정하지 않으면 0으로 초기화됨

int main()
{
    printf("%d\n", num1);

    return 0;
}

// 0

전역 변수는 초깃값을 지정하지 않으면 0으로 초기화된다.
이 부분은 초깃값을 지정하지 않으면 쓰레기 값이 들어가는 지역 변수와는 다른 점이다.
그리고 전역 변수는 프로그램이 시작될 때 생성 및 초기화되고 프로그램이 끝날 때 사라진다.

전역 변수 사용 시 주의할 점

전역 변수는 반환값이나 매개변수를 통하지 않고 손쉽게 사용할 수 있어서 모든 변수를 전역 변수로 선언하면 좋을 것 같지만 사실 좋은 방법이 아니다.
전역 변수는 꼭 필요한 부분에만 사용해야 하며 전역 변수를 무분별하게 사용했을 때 발생하는 문제점은 다음과 같다.

1] 프로그램이 커지다 보면 어떤 함수가 전역 변수의 값을 바꾸는지 알기 어려워지므로 유지보수도 힘들어지고 눈에 잘 띄지 않는 버그가 생기기 쉽다.

2] 지역 변수와 전역 변수의 이름이 겹칠 가능성이 커지고 의도하지 않은 결과가 나올 수 있으며 지역 변수와 전역 변수의 이름이 같을 때는 현재 블록의 변수를 우선으로 접근한다.

#include <stdio.h>

int num1 = 10; // 전역 변수의 이름은 num1

int main()
{
    int num1 = 20; // 지역 변수의 이름도 num1

    {
        int num1 = 30;        // 블록 안에 선언된 지역 변수의 이름도 num1
        printf("%d\n", num1); // 현재 블록의 변수를 사용
    }

    printf("%d\n", num1); // 현재 블록의 변수를 사용

    return 0;
}

// 30
// 20

헝가리안 표기법과 전역 변수

Windows API를 사용한 소스 코드에서 헝가리안 표기법을 자주 볼 수 있다.
변수의 이름에 자료형이나 주요 정보를 접두어로 함께 표기하는 방식이다.

003

특히 전역 변수는 g_num1과 같이 앞에 g_를 붙인다.
하지만 최근에는 개발 도구 편집기의 기능이 좋아진 점도 있어서 헝가리안 표기법을 잘 사용하지 않는 추세이다.

5. `extern`으로 다른 소스 파일의 전역 변수 사용하기

이번에는 소스 파일이 여러 개로 분리되어 있을 때 전역 변수를 사용하는 방법이다.
print.c 소스 파일을 다음과 같이 작성해 보자.

#include <stdio.h>

int num1 = 10;

void printNumber()
{
    printf("%d\n", num1); // 전역 변수 num1의 값 출력
}

이번에는 main 함수가 있는 main.c 소스 파일이다.

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%d\n", num1); // 전역 변수 num1의 값 출력. 컴파일 에러

    return 0;
}

main 함수에서 전역 변수 num1의 값을 출력하고 있다.
하지만 컴파일을 해보면 num1이 선언되지 않은 식별자라고 나온다.

다른 소스 파일(외부)에 선언된 전역 변수를 사용할 때는 extern 키워드를 사용한다.

extern 자료형 전역변수;

main.c 소스 파일의 내용을 다음과 같이 수정해 보자.

#include <stdio.h>

extern int num1; // 다른 소스 파일(외부)에 있는 전역 변수 num1을 사용

int main()
{
    printf("%d\n", num1); // 전역 변수 num1의 값 출력

    return 0;
}

// 10

프로그램을 실행해 보면 print.c에서 선언한 전역 변수의 값 10이 출력된다.
다른 소스 파일에 선언된 전역 변수를 사용하려면 extern 뒤에 자료형과 전역 변수의 이름을 지정해 주면 된다.

extern int num1; // 다른 소스 파일(외부)에 있는 전역 변수 num1을 사용

이처럼 다른 소스 파일에 선언된 전역 변수도 extern을 통하여 사용할 수 있으므로 소스 파일이 여러 개이면 전역 변수의 범위는 프로그램 범위이다.

004

여기서 주의할 점은 전역 변수 선언없이 extern int num1;만 지정하면 컴파일(링크) 에러가 발생한다는 것이다.
즉, extern int num1;은 전역 변수가 파일 외부에 있다는 것을 표시만 할 뿐이지 전역 변수 자체를 선언하지는 않는다.

extern으로 다른 소스 파일의 함수 사용하기

extern은 전역 변수뿐만 아니라 함수에서 사용할 수 있다.

extern 반환값자료형 함수이름(매개변수자료형);

먼저 print.c 파일에 printNumber 함수가 있다.

#include <stdio.h>

int num1 = 10;

void printNumber()
{
    printf("%d\n", num1);
}

여기서 extern void printNumber();와 같이 지정해 주면 다른 소스 파일(외부)에 있는 함수를 사용할 수 있다.

#include <stdio.h>

extern void printNumber(); // 다른 소스 파일(외부)에 있는 함수 printNumber를 사용

int main()
{
    printNumber(); // printNumber 호출

    return 0;
}

사실 extern을 붙이지 않고 함수 원형만 선언해도 다른 소스 파일에 있는 함수를 사용할 수 있다.

#include <stdio.h>

void printNumber(); // 함수 원형을 선언하여 다른 소스 파일(외부)에 있는 함수 printNumber를 사용

int main()
{
    printNumber(); // printNumber 호출

    return 0;
}

같은 파일 안에서 extern 사용하기

전역 변수를 사용하려면 함수보다 먼저 선언해야 한다.
만약 전역 변수가 함수 아래에 선언되면 컴파일 에러가 발생한다.

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%d\n", num1); // 컴파일 에러. 변수를 찾을 수 없음

    return 0;
}

int num1 = 10; // 전역 변수를 함수 아래에 선언

이때는 전역 변수를 사용하고자 하는 함수 위에 extern으로 변수가 선언되어 있다는 것을 미리 알려주면 된다.
즉, extern은 다른 파일에 있는 전역 변수뿐만 아니라 같은 파일 안에 있는 전역 변수에도 사용할 수 있다.

#include <stdio.h>

extern int num1; // 변수 num1이 선언되어 있다는 것을 미리 알려줌

int main()
{
    printf("%d\n", num1);

    return 0;
}

int num1 = 10; // 전역 변수를 함수 아래에 선언

// 10

물론 extern은 같은 파일 안에 있는 함수에도 사용할 수 있지만 함수 원형을 선언하는 것보다 입력해야 할 글자가 많으므로 잘 사용하지 않는 방법이다.

References