C言語のスコープとは？変数の有効範囲を基礎から解説

// ブロックスコープの基本とシャドーイングの例
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 10;                  // 外側ブロックの a
    printf("outer a = %d\n", a);

    {                            // 内側ブロックの開始
        int a = 20;              // 外側の a をシャドーイング
        int b = 30;              // b はこのブロック内だけ有効
        printf("inner a = %d, b = %d\n", a, b);
    }                            // 内側ブロックの終わり(ここで b は破棄)

    printf("after block, a = %d\n", a);
    // printf("%d\n", b);       // エラー: b はこの位置からは見えない

    return 0;
}

// C99以降: for の初期化子で宣言した i は for 文の中だけ有効
#include <stdio.h>

int main(void) {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {  // i は for 文のスコープ内だけ見える
        printf("%d ", i);
    }
    printf("\n");

    // printf("%d\n", i);          // エラー: i はここでは見えない
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    {                               // スコープを限定するためのブロック
        int count = 0;              // このブロック内でのみ有効
        while (count < 3) {
            printf("%d ", count);
            count++;
        }
    }                               // ここで count は破棄される

    // printf("%d\n", count);       // エラー: count は見えない
    return 0;
}

// 関数パラメータとローカル変数のスコープ
#include <stdio.h>

void show_sum(int a, int b) {   // a, b は show_sum 内でのみ有効
    int sum = a + b;            // sum も関数内だけ有効
    printf("sum = %d\n", sum);
}

int main(void) {
    int a = 5, b = 7;           // これは main の a, b
    show_sum(a, b);             // 値が渡されるが、別の領域
    printf("main: a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

// 宣言位置による見え方の変化(ファイルスコープとローカルのシャドーイング)
#include <stdio.h>

int value = 100;               // ファイルスコープ

void demo(void) {
    printf("before local: value = %d\n", value);  // 100 が見える
    int value = 42;           // ここから先はローカルの value が優先
    printf("after  local: value = %d\n", value);  // 42 が見える
}

int main(void) {
    demo();
    return 0;
}

// ファイルスコープの基本: 宣言位置より後ろで使える
#include <stdio.h>

void use_g(void);     // 関数プロトタイプ

int g = 10;           // ファイルスコープ: ここから下で見える

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

int main(void) {
    use_g();
    return 0;
}

// エラー例: 宣言前に g を使用
#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("%d\n", g);    // ここでは g はまだ宣言されていない
    return 0;
}

int g = 5;                // ここに到達するまで g は不可視

#include <stdio.h>

int count = 1000;      // ファイルスコープ

void report(void) {
    printf("before local: count = %d\n", count);  // 1000
    int count = 3;      // ここから先はローカルが優先
    printf("after  local: count = %d\n", count);  // 3
}

int main(void) {
    report();
    printf("global  in main: count = %d\n", count); // 1000 (関数内でローカルを宣言していないため)
    return 0;
}

// エラー例: 宣言前の使用
#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("%d\n", x);  // エラー: x はまだ宣言されていない
    int x = 3;
    return 0;
}

// 対策: 宣言と初期化を使用直前で行う
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 3;
    printf("%d\n", x);  // OK
    return 0;
}

// エラー例: ブロック外参照
#include <stdio.h>

int main(void) {
    {
        int tmp = 42;        // tmp はこのブロック内だけ
        printf("%d\n", tmp);
    }
    printf("%d\n", tmp);     // エラー: tmp は見えない
    return 0;
}

// 対策: 外側で宣言し、内側で値を更新
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int tmp = 0;             // 外側で宣言
    {
        tmp = 42;            // 内側で更新
        printf("inner: %d\n", tmp);
    }
    printf("outer: %d\n", tmp); // OK
    return 0;
}