Portée des variables

La portée d’une variable est synonyme de sa visibilité : jusqu’à quels endroits dans le code est-ce qu’on peut “voir” cette variable (la nommer sans erreur de syntaxe)?

Les variables globales sont visibles partout dans un programme¹. Elles sont déclarées à l’extérieur des méthodes et on peut les lire et les modifier dans toutes les méthodes du programme.

C’est un avantage parce qu’on a pas besoin d’échanger cette information entre les méthodes via des paramètres ou des valeurs de retour.

C’est un désavantage parce n’importe quelle partie de notre code peut modifier cette information, ce qui peut rendre le code difficile à corriger, briser la modularité du code (les sous-problèmes sont maintenant fusionnés autour de l’information partagée) ou introduire des problèmes de sécurité (modifications possibles au-delà des intentions originales).

Les variables locales sont seulement visibles dans la méthode où elles sont définies. Les paramètres et les variables définies dans le corps d’une méthode sont des variables locales. Jusqu’à présent, nous avons seulement utilisé des variables locales dans nos programmes.

Les avantages des variables locales sont que : l’information existe seulement à l’endroit où elle sera directement utile et plusieurs variables dans un programme peuvent avoir le même nom sans interférence parce que leurs portées ne se croisent pas.

Le désavantage est que pour partager l’information locale à une autre méthode, il faut “passer des messages” avec des arguments/paramètres et des valeurs de retour. Cela peut parfois rendre la liste des paramètres assez longue que c’est difficile à se rappeler quel paramètre va à quelle position.

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déclaration de variable globale


méthode() {

    déclaration de variable locale

}


méthode( les paramètres sont des variable locales ) {

}

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Variables globales

C’est rarement une bonne idée d’utiliser des variables globales parce que le code devient beaucoup plus dur à déboguer. Mais il y a quelques cas où c’est une solution bien adaptée :

La valeur est constante et requise par plusieurs méthodes

On peut alors déclarer une constante globale en le préfixant avec le mot-clé final et en appliquant la convention du nom en majuscules. Les Scanner pour la console, les codes de couleur ANSI et les structures de données (à venir dans une prochaine section du cours) sont des exemples de bons candidats de constantes globales.

Dans ce cas, le fait que la valeur soit constante élimine la possibilité de modification inappropriée et la portée globale peut réduire la complexité et la répétitivité des déclarations et appels de méthodes.

La variable représente un état du programme que plusieurs méthodes doivent consulter ou peuvent modifier

Plusieurs informations dans un jeu tombent dans cette catégorie. Si ces variables n’étaient pas globales, la liste des paramètres pour la plupart des méthodes deviendrait ingérable. De plus, la restriction avec Java d’une seule valeur de retour rend l’exportation de plus qu’une modification à ces valeurs, si pas impossible, du moins très complexe. Cette complexité additionnelle rendrait le code plus dur à lire, à déboguer et à modifier. Les risques liés aux variables globales sont alors moindre que les risques avec l’autre approche.

Exemples de constantes globales

Fichier GlobalScanner.java

import java.util.*;

final Scanner CONSOLE = new Scanner(System.in); // visible globalement

void main() {
    // final Scanner CONSOLE = new Scanner(System.in); // ne serait pas visible dans getName ni getInteger
    String name = getName();
    int age = getInteger("age");

    System.out.printf("%s a %d ans.\n", name, age);
}

String getName() {
    System.out.print("Quel est votre nom? > ");
    return CONSOLE.nextLine();
}

int getInteger(String what) {
    System.out.printf("Entrez un nombre entier pour votre %s > ", what);
    int result = CONSOLE.nextInt(); // pour consommer la valeur
    CONSOLE.nextLine(); // pour consommer le retour de ligne aussi
    return result;
}

Ici le Scanner pour la console est utilisée dans plusieurs méthodes et ne change pas de valeur (réfère toujours à System.in), alors c’est un bon candidat de constant globale.

Notez que la déclaration commence avec final disant à Java que cette valeur ne peut jamais changer durant l’exécution. Notez aussi qu’on a écrit le nom en majuscules afin de mieux le repérer comme constante.

Fichier GlobalColorCodes.java

import java.util.*;

final String RED = "\033[0;31m";
final String GREEN = "\033[0;32m";
final String YELLOW = "\033[0;33m";
final String RESET = "\033[0m";

void printRed(String text) {
   System.out.println(RED + text + RESET);
}

void printGreen(String text) {
   System.out.println(GREEN + text + RESET);
}

void printYellow(String text) {
   System.out.println(YELLOW + text + RESET);
}

void main() {
    printRed("Ceci est un message d'erreur!");
    printGreen("Ceci est un message de succès!");
    printYellow("Ceci est un avertissement");

    System.out.printf("%sCe texte%s est en %ssurbrillance%s%s!!!%s", 
            GREEN, RESET, YELLOW, RESET, RED, RESET);
}

Ici on a plusieurs constantes globales pour les différents codes de couleur pour le texte à la console. Ces constantes sont utilisées dans les différentes méthodes, incluant main qui fait un usage sur mesure pour la dernière phrase.

Variables globales d’état

Voici un exemple banal pour quelques variables globales pour un jeu.

Fichier : GlobalGameState.java

int lives = 3;
int xp = 0;
boolean hasWeapon = true;
boolean hasHorse = true;

void diedInBattle() {
    xp += 5;
    lives--;
    hasWeapon = false;
    System.out.println("Vous êtes mort au combat et avez perdu votre arme!");
}

void diedWhileRiding() {
    xp += 2;
    lives--;
    hasHorse = false;
    System.out.println("Vous êtes mort en tombant de votre cheval!");
}

void showStats() {
    System.out.println("Vies : " + lives);
    System.out.println("Points d'expérience : " + xp);
    System.out.println("Vous avez une arme : " + hasWeapon);
    System.out.println("Vous avez un cheval : " + hasHorse);
}

void main() {
    showStats();
    diedInBattle();
    showStats();
    diedWhileRiding();
    showStats();
}

Priorité de nom selon la portée

Une des caractéristiques d’un programme avec différentes portées de variables est que le même nom peut être déclaré à plusieurs endroits sans conflits en autant que leurs portées soient différentes.

S’il y a deux variables du même type et du même nom, mais une est globale est l’autre est locale, la version locale sera toujours utilisée en priorité.

Voici quelques exemples courts pour illustrer la chose.

/* Globale versus locale */

String name = "Steve";

void main() {
    String name = "Angelica";
    name = "Naomi";
    System.out.println(name);
}

/* Locale versus locale */

void main() {
    String name = "Angelica";
    System.out.println(rename(name));
    System.out.println(name);
}

String rename(String name) {
    name = "Demonica";
    return name;
}

Quelques exemples d’erreur (de conflit) de portée

Variable inaccessible

void isolated() {
    int answer = 7;
}

void main() {
    System.out.println(answer); // erreur "cannot find symbol"
}

Ici, answer est locale à la méthode isolated, alors il n’est pas visible dans main, contrairement à si cette variable avait été déclarée globalement, à l’extérieure d’une méthode.

int answer = 7; // déclaration globale

void main() {
    System.out.println(answer); // answer est visible
}

Déclaration dupliquée

String thing(String t) {
    String t = t + "2"; // erreur "duplicate local variable"
    return t;
}

void main() {
    System.out.println(thing("thing"));
}

Ici, dans la méthode thing on déclare déjà un paramètre String t. Alors quand on déclare une autre variable locale du même nom à la ligne 2, Java nous indique une erreur. Si l’intention était de simplement modifier la valeur reçue dans le paramètre alors on peut réécrire la ligne 2 comme ceci :

String thing(String t) {
    t = t + "2"; // référence valide au paramètre t déjà déclarée
    return t;
}

void main() {
    System.out.println(thing("thing"));
}

La différence est que la ligne 2 n’est plus une déclaration d’une nouvelle variable. Elle est désormais une référence à la variable déjà déclarée dans la liste de paramètres.