Arduino 全局变量与局部变量
在Arduino编程中，变量是存储数据的基本单元。根据变量的作用域，我们可以将其分为全局变量和局部变量。理解这两种变量的区别及其使用场景，对于编写高效、可维护的代码至关重要。
什么是全局变量与局部变量？
全局变量
全局变量是在程序的最外层（即所有函数之外）声明的变量。它们在整个程序中都可以访问，包括在 setup() 和 loop() 函数中。全局变量的生命周期从程序开始运行到程序结束。
局部变量
局部变量是在函数内部声明的变量。它们只能在声明它们的函数内部访问，并且在函数执行完毕后会被销毁。局部变量的生命周期仅限于函数的执行期间。
全局变量与局部变量的区别
| 特性 | 全局变量 | 局部变量 |
|---|---|---|
| 作用域 | 整个程序 | 仅在声明它的函数内部 |
| 生命周期 | 程序运行期间 | 函数执行期间 |
| 内存分配 | 静态内存 | 栈内存 |
| 访问权限 | 所有函数均可访问 | 仅在声明它的函数内部可访问 |
代码示例
全局变量示例
cpp
int globalVar = 10; // 全局变量
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(globalVar); // 输出: 10
}
void loop() {
globalVar = 20; // 修改全局变量的值
Serial.println(globalVar); // 输出: 20
delay(1000);
}
在这个示例中，globalVar 是一个全局变量，它在 setup() 和 loop() 函数中都可以访问和修改。
局部变量示例
cpp
void setup() {
Serial.begin(9600);
int localVar = 5; // 局部变量
Serial.println(localVar); // 输出: 5
}
void loop() {
// localVar 在这里不可访问
int localVar = 15; // 新的局部变量
Serial.println(localVar); // 输出: 15
delay(1000);
}
在这个示例中，localVar 是一个局部变量，它只能在 setup() 或 loop() 函数内部访问。每次函数执行时，局部变量都会被重新创建。
实际应用场景
全局变量的应用
全局变量通常用于存储需要在多个函数之间共享的数据。例如，在控制LED亮度的项目中，可以使用全局变量来存储当前的亮度值，以便在 setup() 和 loop() 函数中都能访问和修改。
cpp
int brightness = 0; // 全局变量，存储LED亮度值
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(LED_BUILTIN, brightness);
brightness = (brightness + 10) % 255; // 逐渐增加亮度
delay(100);
}
局部变量的应用
局部变量通常用于临时存储数据，例如在函数内部进行计算或处理。例如，在计算两个数的平均值时，可以使用局部变量来存储中间结果。
cpp
float calculateAverage(int a, int b) {
float sum = a + b; // 局部变量，存储两个数的和
return sum / 2; // 返回平均值
}
void setup() {
Serial.begin(9600);
float avg = calculateAverage(10, 20); // 调用函数计算平均值
Serial.println(avg); // 输出: 15.00
}
void loop() {
// 空循环
}
总结
- 全局变量在整个程序中都可以访问，适合存储需要在多个函数之间共享的数据。
- 局部变量仅在声明它们的函数内部可访问，适合用于临时存储数据或进行局部计算。
正确使用全局变量和局部变量可以提高代码的可读性和可维护性。在实际项目中，应根据变量的作用域和生命周期需求来选择合适的变量类型。
附加资源与练习
练习
- 修改上面的全局变量示例，使其在
loop()函数中每隔1秒将globalVar的值增加10，并在串口监视器中输出结果。 - 编写一个函数，使用局部变量计算三个数的平均值，并在
setup()函数中调用该函数并输出结果。
进一步学习
- 了解Arduino中的静态变量（
static），它们与局部变量类似，但生命周期与全局变量相同。 - 探索如何在Arduino中使用数组和结构体来存储和操作复杂数据。
通过不断练习和探索，你将更加熟练地掌握Arduino编程中的变量使用技巧。