C++作用域：控制變數和函數的可見性

C++中作用域是指程序中被聲明的變數、函數和對象所存在的區域，在作用域之外的代碼無法訪問這些變數、函數和對象。作用域的概念可以幫助程序員控制變數和函數的可見性，提高代碼的模塊化和可重用性。

一、C++作用域類型

C++中存在以下幾種作用域：

• 局部作用域（也稱塊作用域）：在函數或語句塊內定義的變數具有局部作用域，只能在定義它們的函數或語句塊內訪問。
• 全局作用域：在函數外定義的變數具有全局作用域，可以被整個程序訪問。
• 命名空間作用域：命名空間定義了一組名稱，可以將變數、函數和類放在命名空間中，避免命名衝突，並且可以控制名稱的可見性。
• 類作用域：類定義了一組成員，可以使用訪問限定符控制這些成員的可見性。

二、局部作用域

局部作用域包括函數作用域和語句塊作用域。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  int a = 1; // 局部變數a
  {
    int b = 2; // 局部變數b
    cout << "b = " << b << endl; // 輸出b
  }
  cout << "a = " << a << endl; // 輸出a
  return 0;
}

上述程序中，變數a和變數b都是局部變數，但是變數b只在語句塊內可見，變數a在整個函數內可見。

三、全局作用域

全局作用域包括整個程序的作用域。

#include <iostream>
using namespace std;

int global_var = 10; // 全局變數

void print_global() {
  cout << "global_var = " << global_var << endl; // 輸出全局變數
}

int main() {
  print_global(); // 調用函數
  return 0;
}

上述程序中，全局變數global_var可以被整個程序訪問，函數print_global也可以訪問全局變數。

四、命名空間作用域

命名空間聲明了一組名稱，避免了全局命名衝突，並且可以控制名稱的可見性。

#include <iostream>
using namespace std;

namespace MyNamespace {
  int var = 10; // 命名空間中的變數
  void function() {
    cout << "function in MyNamespace" << endl;
  }
}

int main() {
  cout << "var = " << MyNamespace::var << endl; // 訪問命名空間中的變數
  MyNamespace::function(); // 調用命名空間中的函數
  return 0;
}

上述程序中，命名空間MyNamespace定義了一個變數和一個函數，可以使用「命名空間名::變數名」和「命名空間名::函數名」來訪問這些名稱。

五、類作用域

C++中的類定義了一組成員，可以使用訪問限定符控制這些成員的可見性。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
  int public_var; // 公有成員變數
  void public_function() { // 公有成員函數
    cout << "public function" << endl;
  }
protected:
  int protected_var; // 保護成員變數
  void protected_function() { // 保護成員函數
    cout << "protected function" << endl;
  }
private:
  int private_var; // 私有成員變數
  void private_function() { // 私有成員函數
    cout << "private function" << endl;
  }
};

int main() {
  MyClass obj;
  obj.public_var = 10; // 可以訪問公有成員變數
  obj.public_function(); // 可以調用公有成員函數
  //obj.protected_var = 20; // 不能訪問保護成員變數
  //obj.protected_function(); // 不能調用保護成員函數
  //obj.private_var = 30; // 不能訪問私有成員變數
  //obj.private_function(); // 不能調用私有成員函數
  return 0;
}

上述程序中，類MyClass定義了一組成員，包括公有成員、保護成員和私有成員，可以使用訪問限定符來控制這些成員的可見性。

六、總結

作用域是C++程序設計中的一個重要概念，控制變數和函數的可見性。C++中存在多種作用域類型，包括局部作用域、全局作用域、命名空間作用域和類作用域，每種作用域類型都有其特定的應用場景。