MATLAB全局变量：修改与共享，解锁跨函数交互

# 1. MATLAB 全局变量简介**

MATLAB 全局变量是存储在工作区中，可以在 MATLAB 脚本或函数的任何位置访问的变量。它们允许在不同函数之间共享数据，从而实现跨函数交互。全局变量通过使用 `global` 关键字声明，其作用域覆盖整个 MATLAB 会话。

**特点：**

* 在 MATLAB 会话中全局可见
* 可以被多个函数同时访问和修改
* 可以在函数之外创建和修改

# 2. 修改全局变量**

在 MATLAB 中，全局变量可以在函数之外声明和使用，允许跨函数共享数据。修改全局变量的方法有两种：直接修改和使用 assignin 函数。

### 2.1 直接修改

最简单的方法是直接修改全局变量，如下所示：

% 声明全局变量
global myVariable;

% 修改全局变量
myVariable = 10;

这种方法简单易用，但存在一个缺点：如果在函数内部修改全局变量，可能会导致意外行为，因为其他函数可能同时访问该变量。

### 2.2 使用 assignin 函数

为了避免直接修改全局变量带来的问题，可以使用 assignin 函数，它允许在指定的工作空间中修改变量。语法如下：

assignin(workspace, variableName, value)

其中：

* workspace：指定要修改变量的工作空间，可以是 'base'（基本工作空间）或其他自定义工作空间。
* variableName：要修改的变量名。
* value：要赋给变量的新值。

使用 assignin 函数修改全局变量的示例：

% 声明全局变量
global myVariable;

% 在函数内部使用 assignin 修改全局变量
assignin('base', 'myVariable', 10);

assignin 函数确保在函数内部修改全局变量时不会影响其他函数的访问。

**代码逻辑分析：**

assignin 函数首先检查指定的 workspace 是否存在。如果不存在，则创建一个新的工作空间。然后，它在指定的工作空间中查找 variableName 变量。如果变量存在，则更新其值。如果变量不存在，则创建该变量并赋予其指定的值。

**参数说明：**

* **workspace：**指定要修改变量的工作空间，可以是 'base'（基本工作空间）或其他自定义工作空间。
* **variableName：**要修改的变量名。
* **value：**要赋给变量的新值。

# 3. 共享全局变量**

### 3.1 使用 global 关键字

global 关键字用于在 MATLAB 工作空间中声明全局变量。它允许在不同的函数和脚本中访问和修改变量。

**语法：**

global variable_name

**示例：**

% 在函数 func1.m 中声明全局变量
global my_variable

% 在函数 func2.m 中访问全局变量
my_variable = 10;

**参数说明：**

* `variable_name`：要声明为全局的变量名称。

**代码逻辑分析：**

* global 关键字在函数 func1.m 中声明了一个名为 my_variable 的全局变量。
* 在函数 func2.m 中，可以使用 my_variable 变量，即使它没有在该函数中定义。
* 对 my_variable 的任何修改都会反映在所有使用它的函数中。

### 3.2 使用 evalin 函数

evalin 函数允许在指定的工作空间中评估 MATLAB 表达式。它可用于共享全局变量，而无需使用 global 关键字。

**语法：**

evalin('workspace', 'expression')

**示例：**

% 在函数 func1.m 中创建全局变量
my_variable = 10;

% 在函数 func2.m 中使用 evalin 共享全局变量
evalin('base', 'my_variable = 20');

**参数说明：**

* `workspace`：要评估表达式的 MATLAB 工作空间，例如 'base' 或 'caller'。
* `expression`：要评估的 MATLAB 表达式。

**代码逻辑分析：**

* 在函数 func1.m 中，创建了一个名为 my_variable 的全局变量。
* 在函数 func2.m 中，使用 evalin 函数在 base 工作空间中评估表达式 "my_variable = 20"。
* 这将修改 base 工作空间中的 my_variable 变量，从而在所有使用它的函数中反映更改。

# 4. 跨函数交互

### 4.1 使用全局变量传递数据

全局变量为跨函数交互提供了一种简单的方法。函数可以通过访问全局变量来共享数据，而无需显式传递参数。

**示例代码：**

% 定义全局变量
global myGlobalVar;

% 在函数 A 中修改全局变量
function funcA()
    myGlobalVar = 10;
end

% 在函数 B 中访问全局变量
function funcB()
    global myGlobalVar;
    disp(myGlobalVar);  % 输出：10
end

**代码逻辑分析：**

1. `global myGlobalVar;` 声明 `myGlobalVar` 为全局变量。
2. 函数 `funcA` 修改全局变量 `myGlobalVar` 的值。
3. 函数 `funcB` 访问全局变量 `myGlobalVar` 并输出其值。

### 4.2 使用函数句柄传递函数

函数句柄允许将函数作为参数传递给其他函数。这在需要动态调用函数或将函数作为数据结构存储时非常有用。

**示例代码：**

% 定义函数句柄
myFuncHandle = @myFunction;

% 在函数 A 中传递函数句柄
function funcA(funcHandle)
    funcHandle();
end

% 在函数 B 中定义函数
function myFunction()
    disp('Hello from myFunction');
end

**代码逻辑分析：**

1. `myFuncHandle = @myFunction;` 创建指向函数 `myFunction` 的函数句柄。
2. 函数 `funcA` 接受函数句柄作为参数。
3. 在函数 `funcA` 中，调用函数句柄 `funcHandle()`，执行函数 `myFunction`。
4. 函数 `myFunction` 输出 "Hello from myFunction"。

# 5.1 命名约定

全局变量的命名约定对于维护代码可读性和可维护性至关重要。以下是一些最佳实践：

- **使用描述性名称：**全局变量的名称应清楚地描述其内容，避免使用模糊或通用名称。例如，使用 "num_customers" 而不是 "x"。
- **使用大写字母：**全局变量通常使用大写字母表示，以将其与局部变量区分开来。
- **避免使用特殊字符：**特殊字符，如空格、下划线和连字符，可能会导致命名冲突或解析问题。
- **遵循团队约定：**如果团队有既定的命名约定，请遵循这些约定以确保一致性。

## 5.2 访问控制

控制对全局变量的访问对于防止意外修改和确保代码健壮性至关重要。以下是一些访问控制策略：

- **只读访问：**将全局变量声明为只读，以防止意外修改。例如，使用 "global -r my_variable"。
- **函数级访问：**使用 "evalin" 函数在特定函数内访问全局变量，从而限制其可见性。
- **模块级访问：**使用 "assignin" 函数将全局变量分配给特定模块，从而限制其在该模块内的可见性。
- **使用访问器和修改器函数：**创建访问器和修改器函数，以控制对全局变量的访问和修改。

## 代码示例：

% 全局变量命名约定
global NUM_CUSTOMERS; % 使用描述性名称和大写字母

% 访问控制
global -r MY_CONSTANT; % 声明只读全局变量

# 6. 高级应用**

### 6.1 全局变量的持久化

MATLAB 中的全局变量默认是会话级的，这意味着它们在 MATLAB 会话期间存在。但是，有时需要将全局变量持久化，以便在会话之间保留它们。有两种方法可以实现全局变量的持久化：

- **使用 save 和 load 函数：**save 函数将变量保存到 MAT 文件中，而 load 函数从 MAT 文件中加载变量。通过将全局变量保存到 MAT 文件中，可以在会话之间持久化它们。

% 保存全局变量
save('myGlobals.mat', 'myGlobalVar');

% 加载全局变量
load('myGlobals.mat');

- **使用 persistent 关键字：**persistent 关键字可以将变量声明为持久变量，即使函数退出或 MATLAB 会话结束，变量也会保留其值。

function myFunction()
    persistent myPersistentVar;
    myPersistentVar = myPersistentVar + 1;
end

### 6.2 全局变量的并行化

在并行计算中，全局变量的共享和访问需要特别注意。MATLAB 提供了以下机制来处理并行环境中的全局变量：

- **使用 parfor 循环：**parfor 循环是并行的 for 循环，它自动将全局变量复制到每个工作线程。这样，每个工作线程都可以访问全局变量，而不会出现竞争条件。

parfor i = 1:10
    myGlobalVar = myGlobalVar + i;
end

- **使用 spmd 块：**spmd 块是并行执行的代码块，它允许显式控制全局变量的共享。spmd 块中的全局变量必须使用 global 关键字声明，并且只能在 spmd 块内访问。

spmd
    global myGlobalVar;
    myGlobalVar = myGlobalVar + labindex;
end