全局变量是程序中一个非常重要的概念，它可以被许多函数共享，是一种在程序执行过程中一直存在的变量。在函数外部定义的变量属于全局变量，因为这些变量可以被整个程序范围内的函数访问。全局变量和局部变量是相对的，局部变量只能在函数内部使用，不能在函数外部使用。在编程的过程中，全局变量常常被广泛应用，本文将从全局变量的定义、作用、应用场景等方面进行深入探讨。

一、全局变量的定义

全局变量也称为全局数据，是指定义在程序文件顶部，函数之外的变量。全局变量的作用域为整个程序，只要在程序的任何一个地方声明一次，就可以在其他地方被使用。此外，全局变量在程序的执行过程中一直存在，因此在某些情况下，它可以保存程序的状态，便于数据的持久化。

全局变量可以在程序的任何地方被访问，但要注意，在多线程程序中，全局变量被多个线程同时访问时，容易发生竞争和数据污染的问题。因此在多线程编程中需要特别谨慎处理全局变量的问题。

二、全局变量的作用

1. 方便数据共享

全局变量可以被程序中的任何函数访问，因此可以把需要共享的数据定义成全局变量，方便数据的共享与传递。在面向对象的语言中，全局变量很容易被滥用，因此在面向对象的程序中一般不建议使用全局变量。

2. 保存程序状态

在一些需要保存程序状态的情况下，可以使用全局变量进行保存。比如在游戏程序中，可以使用全局变量来记录游戏状态信息，方便在游戏的不同场景中切换。

3. 节省内存空间

在某些情况下，全局变量可以有效地节省内存空间。如果一个变量在所有函数中都需要用到，而且只需要一个实例，那么就可以把这个变量定义成全局变量，避免在每个函数中都定义一遍变量。

三、应用场景

1. 数组和字符串

在定义数组和字符串时，经常使用全局变量，在函数间进行数据传递与共享，例如：

```

#include

char global_str[100];

int global_array[128];

void fun1();

void fun2();

void fun3();

int main()

{

fun1();

fun2();

fun3();

return 0;

}

void fun1()

{

strcpy(global_str, "Hello world!");

}

void fun2()

{

printf("%s\n", global_str);

}

void fun3()

{

int i;

for (i = 0; i < 128; i++)

{

global_array[i] = i;

}

}

```

上面的程序中，定义了一个全局字符数组global_str和全局整型数组global_array，然后在多个函数中进行了数据的读取和修改。

2. 宏定义

在宏定义中，用到的常量通常使用全局变量进行存储，在程序的任何地方都可以使用这些常量，例如：

```

#include

#define MAX_SIZE 100

int main()

{

int array[MAX_SIZE];

int i;

for (i = 0; i < MAX_SIZE; i++)

{

array[i] = i;

}

return 0;

}

```

上面的程序定义了一个宏常量MAX_SIZE，然后在程序的其他地方都可以使用这个常量。

3. 设置全局配置

在一些应用程序中，我们需要保存一些全局配置参数，例如系统参数、用户信息等，这些参数可以使用全局变量来保存。

四、全局变量的注意事项

1. 避免滥用

在面向对象的语言中，全局变量常常被滥用，导致程序的可读性、可维护性和可测试性降低。因此在程序开发过程中，应避免滥用全局变量。

2. 避免数据竞争

在多线程编程中，全局变量容易出现数据竞争和数据污染的问题，因此需要特别谨慎处理全局变量的问题。

3. 避免过多的全局变量

定义过多的全局变量会占用大量的内存空间，导致程序运行速度变慢，在编程过程中需要谨慎处理全局变量的数量和作用。

五、结论

全局变量在程序设计中有着重要的作用，可以方便数据的共享与传递，同时可以保存程序状态，提高程序的效率和可维护性。但是在多线程编程和面向对象编程中需要特别谨慎处理全局变量的问题，避免发生数据竞争和滥用全局变量的问题。在编程的过程中应根据具体情况灵活使用全局变量，避免过度依赖全局变量。