スコープとは

スコープとは、変数が「どこで使えるか（有効範囲）」を表すもので、C言語では、宣言した場所によって変数が使える範囲が決まるというルールがあります

大きく分けると次の２種類があります

ローカル変数

関数の中で宣言した変数は、その関数の中でしか使えません。そのような変数をローカル変数といいます

#include <stdio.h>

void hello() {
    int x = 10;    // ローカル変数
    printf("hello内: x = %d\n", x);
}

int main(void) {
    int y = 20;    // ローカル変数
    printf("main内: y = %d\n", y);

    hello();

    // printf("%d", x);    // ←エラー！helloのxはmainからは見えない
    return 0;
}

/* 出力結果
main内: y = 20
hello内: x = 10
*/

x は hello 内でしか使えず、 y は main の中でしか使えません。これがスコープの違いです

グローバル変数

関数の外で宣言した変数は、プログラム全体で使えます。これをグローバル変数といいます

#include <stdio.h>

int g = 100;    // グローバル変数

void func() {
    printf("funcから g = %d\n", g);
}

int main(void) {
    printf("mainから g = %d\n", g);
    func();
    return 0;
}

/* 出力結果
mainから g = 100
funcから g = 100
*/

どの関数からも同じ g にアクセスできます

同じ名前に注意！

ローカル変数とグローバル変数で同じ名前を付けると、ローカル変数が優先されます

#include <stdio.h>

int num = 10;    // グローバル変数

int main(void) {
    int num = 20;    // ローカル変数
    printf("num = %d\n", num);
    return 0;
}

/* 出力結果
num = 20
*/

この場合、main 内ではローカル変数 num が使われ、グローバル変数の num は隠れてしまいます

ローカルとグローバルを使い分ける理由

「じゃあ全部グローバル変数にすればいいのでは？」と思う人もいるかもしれません。確かに、どこからでもアクセスできて便利そうに見えますが、グローバル変数には以下のデメリットがあります

グローバル変数のデメリット

処理速度が遅くなる

ローカル変数は「スタック領域」に置かれるので、アクセスが速いですが、グローバル変数は「静的領域」に置かれるため、環境によっては少し遅くなることがある

プログラムが複雑になる

どこからでも変更ができるので、「どこで値が変わったのかわからない」というデバッグ地獄になりがち

名前の衝突が起きやすい

たくさんのファイルで同じ変数名を使うと、意図せず値が上書きされる危険がある

再利用性が下がる

関数が「外の変数に依存」してしまうため、ほかのプロジェクトでそのまま使いまわすのが難しくなる

逆にローカル変数は必要な処理の中だけで使うから安全かつ、値が外から勝手に書き換えられないなどといった利点があります