變數遮蔽

在程式設計中,變數遮蔽(,或稱變數隱藏)指的是:當新變數與舊有變數同名,此名稱暫時不再可用於存取舊有變數。

通常此新變數會被定義於一作用域(決策塊、方法或內部類)之中。 以程式語言在解析識別碼(即名稱,而不只是變數)的角度來看,這就是名稱遮蔽,而我們稱此舊有的變數被新變數遮蔽(be shadowed by)掉,而新變數遮蔽了(mask)舊有的變數。因為被遮蔽的名稱,在後續使用上可能不便於判定它指向哪個變數,所以此設計有時會迷惑使用者。判定方法端看該程式語言如何進行名稱解析。

ALGOL 是最早使用變數遮蔽此一設計的語言之一:它是第一個使用程式塊來建立作用域的語言。此設計也被其所衍生出的語言認可並採用,其中就包含了 C、 C++ 和 Java。

C# 則打破了這種傳承,而允許在內部類與外部類之間、方法與其包含的類之間執行變數遮蔽;但不允許在 if 塊與其內的方法之間、或switch块中的 case 陳述式之間進行變數遮蔽。

有些語言有更多種遮蔽變數的模式,例如 Kotlin 可以用函數內的變數遮蔽傳入的參數,以及內部代碼塊的變數遮蔽外部代碼塊的變數。而Java不允許這兩種模式。但是,此二語言都可以用傳遞給函數/方法的參數來遮蔽類字段(Class Field)。Rust 則允許相同代碼塊中,透過重複聲明的方式來遮蔽變數。

範例
Lua
以下 Lua 代碼在多個代碼塊中,示範如何遮蔽變數。
v = 1 -- 一個全域變數

do
local v = v + 1 -- 一個遮蔽了變數 v 的新區域變數
print(v) -- 印出 2

do
local v = v * 2 -- 另一個新的區域變數,遮蔽了區塊外部的變數 v
print(v) -- 印出 4
end

print(v) -- 印出 2
end

print(v) -- 印出 1

Python
以下 Python 代碼提供了另一個變數遮蔽的例子:
x = 0

def outer():
x = 1

def inner():
x = 2
print("inner:", x)

inner()
print("outer:", x)

outer()
print("global:", x)

印出結果:

inner: 2

outer: 1

global: 0

由於 Python 中,變數不必聲明即可賦值,故 Python 3 中引入關鍵字 nonlocal,用於避免變數遮蔽,而得以對非區域變數賦值:
x = 0

def outer():
x = 1

def inner():
nonlocal x
x = 2
print("inner:", x)

inner()
print("outer:", x)

outer()
print("global:", x)

印出結果:

inner: 2

outer: 2

global: 0

而關鍵字 global 的功能則是避免變數遮蔽,兼賦值給全域變數:
x = 0

def outer():
x = 1

def inner():
global x
x = 2
print("inner:", x)

inner()
print("outer:", x)

outer()
print("global:", x)

印出內容:

inner: 2

outer: 1

global: 2

Rust
Rust 語言尤其不同,其允許在同一個代碼塊中多次宣告同名變數:後宣告者遮蔽先宣告者。
fn main() {
let x = 0;

{
let x = 1;
println!("Inner x: {}", x); // 印出 1
}

println!("Outer x: {}", x); // 印出 0

// 同作用域的遮蔽
let x = "Rust";
println!("Outer x: {}", x); // 印出 'Rust'
}

//# Inner x: 1
//# Outer x: 0
//# Outer x: Rust

C++
#include

int main()
{
int x = 42;
int sum = 0;

for (int i = 0; i

Java
public class Shadow {
private int myIntVar = 0;

public void shadowTheVar() {
// 因為此變數名稱與上文的物件名稱相同,
// 所以在此方法中,它遮蔽了上述變數
int myIntVar = 5;

// 若只使用 'myIntVar' 來指涉變數,會指向此方法中定義的變數
// (遮蔽了另一個同名的變數)
System.out.println(myIntVar); // 印出 5

// 若我們想要存取此 class 中被定義的、現正被遮蔽的 myIntVar,
// 我們須以如下方式指涉它:
System.out.println(this.myIntVar); // 印出 0
}

public static void main(String[] args){
new Shadow().shadowTheVar();
}
}

JavaScript
ECMAScript 6 引入了以代碼塊為作用域的 let 與 const 關鍵字,從而允許變數遮蔽。
function myFunc() {
let my_var = 'test';
if (true) {
let my_var = 'new test';
console.log(my_var); // new test
}
console.log(my_var); // test
}
myFunc();

參見

  • 函式多載/重载
  • 多型
  • 名稱綁定

參考資料

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