在C/ c++中,全局变量像我的教授认为的那样糟糕吗?
是的,但是在停止使用全局变量的代码并开始编写使用全局变量的代码之前,您不会招致全局变量的成本。但成本依然存在。
换句话说,这是一种长期的间接成本,因此大多数人认为这并不坏。
全局变量有多糟糕就有多糟糕。
如果您正在创建一个完全封装的程序,则可以使用全局变量。使用全局变量是一种“罪过”,但编程的罪过在很大程度上是哲学上的。
如果你看看洛杉矶。你会看到一种语言,它的变量是全局的。它是不可伸缩的,因为所有的库都只能使用全局变量。
也就是说,如果您有选择,并且可以忽略程序员的哲学,那么全局变量并不是那么糟糕。
Gotos也是,如果你使用得当的话。
最大的“坏”问题是,如果你使用错误,人们尖叫,火星着陆器坠毁,世界爆炸....或者类似的东西。
我认为你的教授试图在一个坏习惯开始之前就阻止它。
全局变量有自己的位置,就像许多人说的,知道在哪里和何时使用它们可能很复杂。所以我认为与其深入研究全局变量的原因,方式,时间和地点教授决定禁止。谁知道呢,将来他可能会取消禁令。
全局变量通常很糟糕,特别是当其他人正在处理相同的代码,并且不想花20分钟搜索变量被引用的所有位置时。添加修改变量的线程带来了一个全新的问题。
在单个翻译单元中使用匿名名称空间中的全局常量是很好的,在专业应用程序和库中无处不在。但是如果数据是可变的,并且/或者它必须在多个tu之间共享,那么您可能想要封装它——如果不是为了设计,那么也是为了任何人调试或使用您的代码。
全局变量的问题是,由于每个函数都可以访问这些变量,因此越来越难以确定哪些函数实际读写这些变量。
为了理解应用程序是如何工作的,您几乎必须考虑修改全局状态的每个函数。这是可以做到的,但随着应用程序的增长,它将变得越来越困难,几乎不可能(或至少完全浪费时间)。
如果不依赖全局变量,则可以根据需要在不同函数之间传递状态。这样,您就有更好的机会理解每个函数的功能,因为您不需要考虑全局状态。
全局变量在小程序中很好,但如果在大程序中以同样的方式使用就很糟糕了。
这意味着你可以很容易地在学习中养成使用它们的习惯。这就是你的教授想要保护你的东西。
当你更有经验的时候,在他们没事的时候学习就更容易了。
只有在别无选择时才应该使用全局变量。在90%的情况下,引入全局变量是为了节省传递参数的成本。然后发生多线程/单元测试/维护编码,你就有问题了。
是的,在90%的情况下全局变量是不好的。在你的大学生活中,不太可能遇到例外。我能想到的一个例外是处理固有的全局对象,比如中断表。像DB连接这样的东西似乎是全局的,但不是。
正如有人在另一篇文章中所说的那样:“在你完全理解这样做的后果之前,不应该打破这样的规则。”
有时候,全局变量是必要的,或者至少是非常有用的(例如,处理系统定义的回调)。另一方面,他们也非常危险,因为所有你被告知的原因。
编程的许多方面可能应该留给专家去做。有时候你需要一把非常锋利的刀。但在你准备好之前,你不能使用它……
迟早,您将需要更改该变量的设置方式或访问它时发生的情况,或者您只需要查找它被更改的位置。
实际上,不使用全局变量总是更好。只需编写大坝获取和设置方法,并在一天、一周或一个月后当你需要它们时通知你。
不,他们一点都不坏。你需要查看编译器生成的(机器)代码来做出判断,有时使用局部变量比使用全局变量要糟糕得多。还要注意,在局部变量上添加“static”基本上是使其成为全局变量(并产生真正的全局变量可以解决的其他丑陋问题)。“局部全局变量”尤其糟糕。
全局变量还可以让你完全控制内存的使用,这在局部变量中要困难得多。如今,这只在内存相当有限的嵌入式环境中才重要。在假定嵌入式环境与其他环境相同并假定编程规则全面相同之前,需要了解一些事情。
It is good that you question the rules being taught, most of them are not for the reasons you are being told. The most important lesson though is not that this is a rule to carry with you forever, but this is a rule required to honor in order to pass this class and move forward. In life you will find that for company XYZ you will have other programming rules that you in the end will have to honor in order to keep getting a paycheck. In both situations you can argue the rule, but I think you will have far better luck at a job than at school. You are just another of many students, your seat will be replaced soon, the professors wont, at a job you are one of a small team of players that have to see this product to the end and in that environment the rules developed are for the benefit of the team members as well as the product and the company, so if everyone is like minded or if for the particular product there is good engineering reason to violate something you learned in college or some book on generic programming, then sell your idea to the team and write it down as a valid if not the preferred method. Everything is fair game in the real world.
如果你遵循学校或书本上教给你的所有编程规则,那么你的编程生涯将非常有限。你很可能会生存下来,并拥有一个富有成效的事业,但你所能获得的环境的广度和宽度将是极其有限的。如果你知道规则是如何存在的,为什么会存在,并且能够捍卫它,那很好,如果你的理由只是“因为我的老师这么说”,那就不太好了。
请注意,这样的话题经常在工作场所被争论,并且将继续存在,随着编译器和处理器(以及语言)的发展,这些类型的规则也在发展,如果不捍卫你的立场,可能会被持不同意见的人教训一课,你就不会前进。
与此同时,那个说话声音最大或拿着最大棍子的人说什么,你就做什么(直到你是那个喊得最大、拿着最大棍子的人)。
绝对不是。但是滥用它们……这很糟糕。
出于某种原因而无意识地删除它们只是……盲目的。除非您知道其优点和缺点,否则最好避免使用全局变量,并按照您学到的方法进行操作,但全局变量并没有什么隐含的错误。当你了解了利弊后,最好自己做决定。
如果您的代码有可能在最高法院审判期间被严格审查,那么您应该确保避免使用全局变量。
请看这篇文章: 漏洞百出的酒精测试仪代码反映了源代码审查的重要性
There were some problems with the style of the code that were identified by both studies. One of the stylistic issues that concerned the reviewers was the extensive use of unprotected global variables. This is considered poor form because it increases the risk that the program state will become inconsistent or that values will be inadvertently modified or overwritten. The researchers also expressed some concern about the fact that decimal precision is not maintained consistently throughout the code.
伙计,我敢打赌那些开发人员希望他们没有使用全局变量!
重要的是要记住总体目标:清晰
“无全局变量”规则的存在是因为大多数时候,全局变量使代码的含义不太清楚。
然而,像许多规则一样,人们记住的是规则,而不是规则的意图。
我曾经见过一些程序,为了避免全局变量的危害,通过传递大量参数,使代码的大小增加了一倍。最后,使用全局变量将使程序对阅读它的人更清楚。由于盲目地遵守规则的文字,原来的程序员未能实现规则的意图。
所以,是的,全局变量通常不好。但是如果你觉得在最后,程序员的意图通过使用全局变量变得更加清晰,那么就继续吧。但是,请记住,当您强迫某人访问第二段代码(全局代码)以理解第一部分是如何工作的时,清晰度会自动下降。
我通常对很少改变的值使用全局变量,如单例或动态加载库中函数的函数指针。在多线程应用程序中使用可变全局变量往往会导致难以跟踪错误,所以我尽量避免将其作为通用规则。
使用全局变量而不是传递参数通常更快,但如果您正在编写一个多线程应用程序(您现在经常这样做),它通常不会很好地工作(您可以使用线程静态,但性能收益是值得怀疑的)。
是的,因为如果你让不称职的程序员使用它们(阅读90%,尤其是科学家),你最终会得到600多个全局变量分布在20多个文件和一个12000行的项目中,其中80%的函数采用void,返回void,完全在全局状态下运行。
除非你了解整个项目,否则你很快就不可能在任何一个点上理解正在发生什么。
安全并不意味着任何一个可以操纵变量声明的全局,为这一解释这个例子中如果你有平衡作为一个全局变量在你们银行程序用户函数可以操纵以及银行职员也可以操纵这这是一个问题只有用户应该考虑到只读和退出函数,而是银行的职员可以添加量当用户亲自给的现金在桌子上。这就是它的运作方式
全局变量的使用实际上取决于需求。它的优点是减少了重复传递值的开销。
但是你的教授是对的,因为它会引起安全问题,所以应该尽可能避免使用全局变量。全局变量还会产生一些问题,有时难以调试。
例如:-
变量值在运行时被修改的情况。此时,很难确定是哪部分代码在什么条件下修改了它。
The problem that global variables create for the programmer is that it expands the inter-component coupling surface between the various components that are using the global variables. What this means is that as the number of components using a global variable increases, the complexity of the interactions can also increase. This increased coupling usually makes defects easier to inject into the system when making changes and also makes defects harder to diagnose and correct. This increase coupling can also reduce the number of available options when making changes and it can increase the effort required for changes as often one must trace through the various modules that are also using the global variable in order to determine the consequences of changes.
封装的目的(基本上与使用全局变量相反)是减少耦合,以便更容易理解和更改源,更安全,更容易测试。当不使用全局变量时,使用单元测试要容易得多。
For example if you have a simple global integer variable that is being used as an enumerated indicator that various components use as a state machine and you then make a change by adding a new state for a new component, you must then trace through all the other components to ensure that the change will not affect them. An example of a possible problem would be if a switch statement to test the value of the enumeration global variable with case statements for each of the current values is being used in various places and it so happens that some of the switch statements do not have a default case to handle an unexpected value for the global all of a sudden you have undefined behavior so far as the application is concerned.
另一方面,可以使用共享数据区域来包含一组在整个应用程序中引用的全局参数。这种方法通常用于占用内存较少的嵌入式应用程序。
当在这类应用程序中使用全局变量时,通常将写入数据区域的职责分配给单个组件,所有其他组件都将该区域视为const并从中读取,而从不写入。采用这种方法会限制可能出现的问题。
一些全局变量的问题需要解决
当一个全局变量(比如struct)的源代码被修改时,使用它的所有内容都必须重新编译,以便使用该变量的所有内容都知道它的真实大小和内存模板。
如果有多个组件可以修改全局变量,则可能会遇到全局变量中数据不一致的问题。对于多线程应用程序,您可能需要添加某种类型的锁定或关键区域来提供一种方法,以便一次只有一个线程可以修改全局变量,并且当一个线程正在修改变量时,所有的更改都已完成,并在其他线程可以查询或修改变量之前提交。
调试使用全局变量的多线程应用程序可能会更加困难。您可能会遇到竞争条件,从而产生难以复制的缺陷。当多个组件通过一个全局变量进行通信时,特别是在多线程应用程序中,要知道哪个组件在何时以及如何更改变量是非常难以理解的。
Name clash can be a problem with using of global variables. A local variable that has the same name as a global variable can hide the global variable. You also run into the naming convention issue when using the C programming language. A work around is to divide the system up into sub-systems with the global variables for a particular sub-system all beginning with the same first three letters (see this on resolving name space collisions in objective C). C++ provides namespaces and with C you can work around this by creating a globally visible struct whose members are various data items and pointers to data and functions which are provided in a file as static hence with file visibility only so that they can only be referenced through the globally visible struct.
In some cases the original application intent is changed so that global variables that provided the state for a single thread is modified to allow several duplicate threads to run. An example would be a simple application designed for a single user using global variables for state and then a request comes down from management to add a REST interface to allow remote applications to act as virtual users. So now you run into having to duplicate the global variables and their state information so that the single user as well as each of the virtual users from remote applications have their own, unique set of global variables.
使用c++命名空间和C的结构体技术
对于c++编程语言,命名空间指令在减少名称冲突的可能性方面有很大的帮助。命名空间、类和各种访问关键字(私有、受保护和公共)提供了封装变量所需的大部分工具。然而,C编程语言并没有提供这个指令。这篇stackoverflow文章,C中的命名空间,提供了一些C语言的技术。
一种有用的技术是将单个内存常驻数据区域定义为具有全局可见性的结构体,该结构体中包含指向正在公开的各种全局变量和函数的指针。全局变量的实际定义是使用static关键字指定文件范围的。如果你使用const关键字来指示哪些是只读的,编译器可以帮助你强制执行只读访问。
使用struct技术还可以封装全局变量,使其成为一种恰巧是全局变量的包或组件。通过使用这种组件,可以更容易地管理影响全局和使用全局功能的更改。
然而,尽管命名空间或结构技术可以帮助管理名称冲突,但使用全局变量(尤其是在现代多线程应用程序中)所带来的组件间耦合的潜在问题仍然存在。
在多线程应用程序中,使用局部变量代替全局变量以避免竞态条件。
当多个线程访问共享资源时,至少有一个线程对数据有写访问权,就会发生竞争条件。然后,程序的结果是不可预测的,它取决于不同线程访问数据的顺序。
更多信息请访问https://software.intel.com/en-us/articles/use-intel-parallel-inspector-to-find-race-conditions-in-openmp-based-multithreaded-code
问题不在于它们有多坏,而在于它们有多危险。他们有自己的优点和缺点,在某些情况下,他们要么是最有效的,要么是完成特定任务的唯一方法。然而,它们很容易被误用,即使你采取措施总是正确使用它们。
一些优点:
可以从任何函数访问。 可以从多个线程访问。 在项目结束前都不会超出范围。
一些缺点:
可以从任何函数访问,而不需要显式地作为参数拖入和/或记录。 不是线程安全的。 污染全局名称空间并可能导致名称冲突,除非采取措施防止这种情况。
请注意,如果你愿意的话,我列出的前两个优点和前两个缺点是完全相同的事情,只是措辞不同。这是因为全局变量的特性确实是有用的,但使它们有用的特性正是它们所有问题的根源。
一些问题的潜在解决方案:
Consider whether they're actually the best or most efficient solution for the problem. If there are any better solutions, use that instead. Put them in a namespace [C++] or singleton struct [C, C++] with a unique name (a good example would be Globals or GlobalVars), or use a standardised naming convention for global variables (such as global_[name] or g_module_varNameStyle (as mentioned by underscore_d in the comments)). This will both document their use (you can find code that uses global variables by searching for the namespace/struct name), and minimise the impact on the global namespace. For any function that accesses global variables, explicitly document which variables it reads and which it writes. This will make troubleshooting easier. Put them in their own source file and declare them extern in the associated header, so their use can be limited to compilation units that need to access them. If your code relies on a lot of global variables, but each compilation unit only needs access to a handful of them, you could consider sorting them into multiple source files, so it's easier to limit each file's access to global variables. Set up a mechanism to lock and unlock them, and/or design your code so that as few functions as possible need to actually modify global variables. Reading them is a lot safer than writing them, although thread races may still cause problems in multithreaded programs. Basically, minimise access to them, and maximise name uniqueness. You want to avoid name collisions and have as few functions as possible that can potentially modify any given variable.
它们是好是坏取决于你如何使用它们。大多数人倾向于不好地使用它们,因此对它们普遍持谨慎态度。如果使用得当,它们可以成为一大福音;然而,如果使用不当,它们可能会在你最意想不到的时候回来咬你一口。
从一个好的角度来看,它们本身并不坏,但它们导致了糟糕的设计,并且会成倍地增加糟糕设计的影响。
即使你不打算使用它们,知道如何安全使用它们并选择不使用,也比不使用它们因为你不知道如何安全使用它们要好。如果您发现自己处于需要维护依赖于全局变量的预先存在的代码的情况下,如果您不知道如何正确使用它们,那么您可能会遇到困难。
在一天结束时,你的程序或应用程序仍然可以工作,但这是一个整洁的问题,并对正在发生的事情有一个完整的理解。如果在所有函数之间共享一个变量值,那么可能很难跟踪是哪个函数更改了该值(如果函数更改了该值),这将使调试变得更加困难
我想要反驳这篇文章所提出的观点,即它使多线程更加困难或根本不可能。全局变量是共享状态,但全局变量的替代方法(例如传递指针)也可能共享状态。多线程的问题在于如何正确地使用共享状态,而不是该状态是否恰好通过全局变量或其他方式共享。
大多数情况下,当你执行多线程时,你需要共享一些东西。例如,在生产者-消费者模式中,您可以共享一些包含工作单元的线程安全队列。您可以共享它,因为该数据结构是线程安全的。当涉及到线程安全时,队列是否是全局的完全无关紧要。
在这个线程中隐含的希望是,在不使用全局变量的情况下,将程序从单线程转换为多线程会更容易,这是天真的。是的,全局变量让搬起石头砸自己的脚变得更容易,但搬起石头砸自己的方法有很多。
我并不提倡全局变量,因为其他观点仍然成立,我的观点仅仅是程序中的线程数与变量作用域无关。
在企业内的web应用程序中,可以用于在服务器上保存会话/窗口/线程/用户特定的数据,以优化和保存连接不稳定时的工作损失。如前所述,需要处理竞争条件。我们使用类的单个实例来获取这些信息,并且对其进行了仔细的管理。
当涉及到配置时,全局是很好的。当我们希望我们的配置/更改对整个项目产生全局影响时。
因此,我们可以改变一个配置,并将更改指向整个项目。但我必须警告你,你必须非常聪明地使用全局变量。