面试题：C++局部与全局同名变量在复杂函数嵌套中的作用域分析

Question

假设有一个C++程序，包含多层函数嵌套，每层函数内都定义了与全局变量同名的局部变量。请详细分析在不同层次函数中访问该变量时，编译器是如何确定使用哪个变量的，并给出代码示例及具体解释。

Answer 1

1. 编译器确定变量规则：
   • 当在函数内访问一个变量时，编译器首先在当前函数的局部作用域中查找该变量。如果找到了，就使用局部变量。
   • 如果在当前函数局部作用域未找到，编译器会在外部作用域（按照嵌套层次从内向外）查找，直到找到该变量或者到达全局作用域。如果在全局作用域找到了，就使用全局变量。如果一直未找到，则会报错。
2. 代码示例：

#include <iostream>

// 全局变量
int num = 10;

void outerFunction() {
    // 与全局变量同名的局部变量
    int num = 20;
    std::cout << "outerFunction: num = " << num << std::endl;

    void innerFunction() {
        // 与全局变量同名的局部变量
        int num = 30;
        std::cout << "innerFunction: num = " << num << std::endl;
    }
    innerFunction();
}

int main() {
    outerFunction();
    std::cout << "main: num = " << num << std::endl;
    return 0;
}

3. 具体解释：
   • 在outerFunction中，定义了局部变量num，值为20。当在outerFunction中访问num时，编译器在该函数局部作用域找到了num，所以输出outerFunction: num = 20。
   • 在innerFunction中，又定义了一个局部变量num，值为30。当在innerFunction中访问num时，编译器在该函数局部作用域找到了num，所以输出innerFunction: num = 30。
   • 在main函数中，没有定义局部变量num，当访问num时，编译器在全局作用域找到了num，值为10，所以输出main: num = 10。