Portée (Scope) et durée de vie en C++

Dans les programmes C++, chaque variable possède une portée (scope) et une durée de vie (lifetime). La portée détermine où la variable est accessible dans le programme, tandis que la durée de vie définit combien de temps elle existe en mémoire. Ces notions sont particulièrement importantes pour les fonctions, les boucles et la gestion de la mémoire.

1. Qu’est-ce que la portée (Scope) ?

La portée désigne la zone dans laquelle une variable est définie. En C++, la visibilité d’une variable est limitée aux accolades ({ }) où elle est déclarée.

Portée locale

Les variables définies à l’intérieur d’une fonction ou d’un bloc ne sont valables que dans ce bloc.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int nombre = 10; // variable locale
    cout << nombre << endl;
}
// 'nombre' n’est plus accessible ici

Dans cet exemple, la variable nombre ne peut être utilisée qu’à l’intérieur de la fonction main().

2. Portée au niveau du bloc

En C++, chaque paire d’accolades ({ }) crée sa propre portée. Cela est fréquent dans les boucles et les instructions conditionnelles.

int main() {
    int a = 5;

    if (a > 0) {
        int b = 10;  // valable uniquement dans ce bloc 'if'
        cout << a + b << endl;
    }

    // cout << b; // Erreur ! 'b' n’est pas accessible ici
    return 0;
}

Remarque : Des variables du même nom peuvent être déclarées dans différents blocs. Cependant, une variable déclarée dans un bloc interne « masque » celle du bloc externe.

int x = 5;

int main() {
    int x = 10; // la variable externe 'x' est masquée
    cout << x << endl; // 10
    return 0;
}

3. Portée globale

Les variables définies en dehors de toutes les fonctions sont appelées variables globales. Elles peuvent être utilisées n’importe où dans le programme.

#include <iostream>
using namespace std;

int compteur = 0; // variable globale

void Incremente() {
    compteur++;
}

int main() {
    Incremente();
    Incremente();
    cout << "Compteur: " << compteur << endl; // 2
    return 0;
}

Les variables globales doivent être utilisées avec précaution, car elles peuvent être modifiées depuis n’importe quel endroit du programme.

4. Le mot-clé static et la durée de vie

Le mot-clé static permet de modifier la durée de vie d’une variable. Les variables static ne sont créées qu’une seule fois et restent en mémoire jusqu’à la fin du programme.

#include <iostream>
using namespace std;

void Compter() {
    static int compteur = 0; // créé une seule fois
    compteur++;
    cout << "Fonction appelée " << compteur << " fois." << endl;
}

int main() {
    Compter();
    Compter();
    Compter();
    return 0;
}

Sortie :

Fonction appelée 1 fois.
Fonction appelée 2 fois.
Fonction appelée 3 fois.

La variable static conserve sa valeur entre les appels de fonction. Cela est utile pour des compteurs ou des caches.

5. L’opérateur de résolution de portée (::)

Lorsqu’il existe une variable locale et une variable globale portant le même nom, on peut accéder à la variable globale en utilisant l’opérateur de résolution de portée (::).

#include <iostream>
using namespace std;

int x = 100; // variable globale

int main() {
    int x = 10; // variable locale
    cout << "x local: " << x << endl;
    cout << "x global: " << ::x << endl; // accès à la variable globale
    return 0;
}

Sortie :

x local: 10
x global: 100

6. Durée de vie automatique et statique

7. Exemple : comparaison de compteurs

L’exemple suivant montre la différence entre les variables automatiques et statiques.

#include <iostream>
using namespace std;

void Compteur() {
    int automatique = 0;
    static int permanent = 0;

    automatique++;
    permanent++;

    cout << "Automatique: " << automatique 
         << " | Statique: " << permanent << endl;
}

int main() {
    Compteur();
    Compteur();
    Compteur();
    return 0;
}

Sortie :

Automatique: 1 | Statique: 1
Automatique: 1 | Statique: 2
Automatique: 1 | Statique: 3

Comme on le voit, la variable automatique est réinitialisée à chaque appel, tandis que la variable statique conserve sa valeur.

8. TL;DR

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