第6章c++程序結(jié)構(gòu)

1、第六章 程序結(jié)構(gòu)16.1對(duì)象的作用域與可見(jiàn)性 作用域是指標(biāo)識(shí)符的作用范圍或有效范圍，可見(jiàn)性是從對(duì)標(biāo)識(shí)符引用的角度來(lái)談的概念，若標(biāo)識(shí)符在某處可見(jiàn)，則就可以在該處引用該標(biāo)識(shí)符。這里所說(shuō)的標(biāo)識(shí)符主要是指變量名或者對(duì)象名。16.1.1 對(duì)象的作用域例子#include int id01=3;void main()int id=5; int id; id=7; cout id= id endl; /輸出7 cout id= id endl; /輸出5 cout id01 endl; /輸出31.函數(shù)原形的作用域函數(shù)原形的作用域是指函數(shù)原型中標(biāo)識(shí)符形參的作用范圍，其作用域始于函數(shù)原形的左括號(hào)“(”，結(jié)束于

2、函數(shù)原形聲明的右括號(hào)“)”。例如，設(shè)有下列原型聲明：double Area(double radius);等價(jià)形式： double Area(double);radius的作用域僅在函數(shù)的左右括號(hào)之間，不能用于程序正文其它地方，因而radius參數(shù)可有可無(wú)，省略它，也不會(huì)影響程序的編譯效果，但是，考慮到可讀性，還是在函數(shù)原形中給出形參說(shuō)明比較好。需要說(shuō)明的是，這里函數(shù)原形的作用域是針對(duì)函數(shù)聲明中的對(duì)象形參而言的，而不是指函數(shù)實(shí)現(xiàn)中的對(duì)象形參。2.塊作用域塊作用域是指在塊中聲明的標(biāo)識(shí)符，其作用域自聲明處起，一直到塊結(jié)束為止。由于該作用域的范圍具有局部性，所以有些文獻(xiàn)也把它叫作局部作用域。例如：#

3、includevoid fun(int x) /x的作用域從此處開(kāi)始 int y=x; /y的作用域從此處開(kāi)始 ciny; if (y0) int z; /z的作用域從此處開(kāi)始 z=x+y; /z的作用域到此處結(jié)束 /x和y的作用域到此處結(jié)束這里，y和z都具有塊作用域，并且是不同的塊作用域。所謂塊是指用一對(duì)花括號(hào)“”和“”括起來(lái)的一段程序。在本例中，函數(shù)體是一個(gè)塊，if語(yǔ)句后的分支部分又是一個(gè)較小的塊，二者是包含的關(guān)系。3.類(lèi)作用域類(lèi)的作用域是指類(lèi)的聲明中一對(duì)花括號(hào)所形成的作用范圍，簡(jiǎn)稱(chēng)類(lèi)域。每一個(gè)類(lèi)都具有該類(lèi)的類(lèi)域，該類(lèi)的成員局部于該類(lèi)所屬的類(lèi)域中，一個(gè)類(lèi)的某個(gè)成員可以引用該類(lèi)的其他成員，或

4、者說(shuō)類(lèi)的某個(gè)成員對(duì)同一類(lèi)的其他成員具有無(wú)限制的訪問(wèn)權(quán)。在類(lèi)作用域之外，對(duì)類(lèi)成員的訪問(wèn)一般是不允許的，或者要受特殊的規(guī)則的限制（如使用友元函數(shù)）。在C+中，由于類(lèi)中成員的特殊訪問(wèn)規(guī)則，使得類(lèi)中成員的作用域變得比較復(fù)雜。具體地講，某個(gè)類(lèi)A的某個(gè)成員M在下情況下具有類(lèi)A的作用域：1）該成員M出現(xiàn)在該類(lèi)的某個(gè)成員函數(shù)中，并且該成員函數(shù)沒(méi)有定義同名標(biāo)識(shí)符。2）該類(lèi)A的某個(gè)對(duì)象的該成員M的表達(dá)式中。例如，設(shè)x是A的對(duì)象，則在表達(dá)式x.M中。3）在該類(lèi)A的某個(gè)指向?qū)ο笾羔樀脑摮蓡TM的表達(dá)式中。例如，設(shè)pt一個(gè)指向A類(lèi)對(duì)象的指針，則在表達(dá)式pt-M中。4）在使用作用域操作符所限定的該成員中。例如，在表達(dá)式A:

5、M中。需要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是，類(lèi)作用域不同于文件域，在類(lèi)作用域中定義的變量不能使用auto、register和extern等修飾符，只能用static修飾符，而定義的函數(shù)也不能用extern修飾符。另外，在類(lèi)作用域中的靜態(tài)成員和成員函數(shù)還具有外部的連接屬性。一般說(shuō)來(lái)，類(lèi)作用域介于文件作用域和塊作用域之間，由于類(lèi)作用域問(wèn)題比較復(fù)雜，只能根據(jù)實(shí)際情況，具體問(wèn)題具體分析。4.文件作用域不在前述各個(gè)作用域中出現(xiàn)的聲明，具有文件作用域，這樣聲明的標(biāo)識(shí)符的作用域開(kāi)始于聲明點(diǎn)，結(jié)束于文件尾。由此可以看出，文件作用域是在所有函數(shù)之外說(shuō)明的。一般來(lái)說(shuō)，在文件開(kāi)始所定義的全局標(biāo)識(shí)符就具有全局作用域，從這個(gè)意義上說(shuō)文件作

6、用域也叫全局作用域。不同位置定義的同名標(biāo)識(shí)符有不同的作用域，要注意區(qū)別。16.1.2對(duì)象的可見(jiàn)性可見(jiàn)性是從對(duì)標(biāo)識(shí)符的引用的角度來(lái)談的概念，如果標(biāo)識(shí)符在某處可見(jiàn)，則表示在該處可以引用該標(biāo)識(shí)符。作用域指的是標(biāo)識(shí)符的有效范圍，而可見(jiàn)性是分析在某個(gè)位置標(biāo)識(shí)符的有效性。在作用域中，文件作用域最大，接著依次是類(lèi)作用域和塊作用域，作用域的一般關(guān)系見(jiàn)圖6.1所示?？梢?jiàn)性表示從內(nèi)層作用域向外層作用域“看”時(shí)能看見(jiàn)什么，可見(jiàn)性和作用域之間有著緊密的聯(lián)系。塊作用域類(lèi)作用域文件作用域圖6.1 作用域關(guān)系圖 作用域可見(jiàn)性的一般如下：標(biāo)識(shí)符應(yīng)聲明在先，引用在后。在同一作用域中，不能聲明同名的標(biāo)識(shí)符。如果某個(gè)標(biāo)識(shí)符在外層中

7、聲明，且在內(nèi)層中沒(méi)有同一標(biāo)識(shí)符的聲明，則該標(biāo)識(shí)符在內(nèi)層可見(jiàn)。對(duì)于兩個(gè)嵌套的作用域，如果在內(nèi)層作用域內(nèi)聲明了與外層作用域中同名的標(biāo)識(shí)符，則外層作用域的標(biāo)識(shí)符在內(nèi)層不可見(jiàn)。 例6.1 作用域與可見(jiàn)性示例。#includeusing namespace std;int x; /定義全局變量，具有文件作用域void main() x=3; /給文件作用域的變量賦初值3 int x; /子塊中定義局部變量，具有塊作用域 x=5;coutx=xendl; /輸出5 coutx=x; /輸出3 在本例中，主函數(shù)外聲明的變量x具有文件作用域，其有效作用范圍是整個(gè)源程序文件。在主函數(shù)開(kāi)始處給文件作用域的變量賦初

8、值3接著在子塊中聲明同名變量并賦初值5，第一次輸出結(jié)果為5，這是因?yàn)榫哂袎K作用域的變量把具有文件作用域的同名變量給屏蔽掉了，即具有文件作用域的變量在塊中變得不見(jiàn)。當(dāng)程序運(yùn)行到子塊結(jié)束后，第二次輸出的結(jié)果才是具有文件作用域的變量值3。需要說(shuō)明的是，在局部變量的作用域內(nèi)，可用使用作用域操作符“:”對(duì)隱藏的同名全局變量進(jìn)行訪問(wèn)。例6.2 作用域操作符使用示例。#includedouble a; /全局變量int b; /全局變量enum Red,White,Blue; /全局枚舉void main() int a; /局部變量 double b; /局部變量 enumBlue,White,Red;

9、/局部枚舉a=5; /給局部變量賦值 :a=2.5; /給全局變量賦值 b=4.5; :b=4; coutaendl; cout:aendl; coutsizeof(b)endl;/顯示雙精度浮點(diǎn)數(shù)占用的內(nèi)存數(shù) coutsizeof(:b)endl;/顯示整型數(shù)占用的內(nèi)存數(shù) cout(int)Blueendl;/顯示enum型局部值 cout(int):Blueendl;/顯示enum型全局值程序運(yùn)行結(jié)果： 5 2.5 8 4 0 216.2對(duì)象的生存期無(wú)論是簡(jiǎn)單變量還是類(lèi)的對(duì)象都有產(chǎn)生和結(jié)束的時(shí)刻。變量或?qū)ο髲漠a(chǎn)生到結(jié)束的這段時(shí)間就是它的生存期。在對(duì)象生存期內(nèi)，對(duì)象將保持它的值，直到其被更新

10、為止。1.靜態(tài)生存期若對(duì)象的生存期與程序的運(yùn)行期相同，則稱(chēng)該對(duì)象具有靜態(tài)生存期。下面兩種情況的對(duì)象具有靜態(tài)生存期：1）在文件作用域中聲明的對(duì)象具有這種生存期。2）在函數(shù)內(nèi)部聲明靜態(tài)生存期對(duì)象，要冠以關(guān)鍵字static 。 由此可見(jiàn)，只有文件作用域中聲明的對(duì)象或塊作用域中用關(guān)鍵字static聲明的對(duì)象才具有靜態(tài)生存期。例6.3 靜態(tài)生存期示例。#includeint x=5; /文件作用域void main() coutx=xendl; 在本例中，變量x具有靜態(tài)生存期。2.動(dòng)態(tài)生存期上述兩種情況除外的對(duì)象都具有動(dòng)態(tài)生存期。塊作用域中直接聲明的對(duì)象是動(dòng)態(tài)生存期的對(duì)象，習(xí)慣也稱(chēng)作局部生存期對(duì)象。動(dòng)態(tài)

11、生存期對(duì)象開(kāi)始于程序聲明點(diǎn)，結(jié)束于命名該標(biāo)識(shí)符的作用域結(jié)束處。例6.4 動(dòng)態(tài)生存期示例。#includevoid fun();void main() fun(); fun();void fun() static int a=1; int i=5; a+; i+; couti=i,a=aendl; 在本例中，變量a具有靜態(tài)生存期，變量x具有動(dòng)態(tài)生存期。根據(jù)生存期的不同，可以把對(duì)象劃分成如下三種：1)局部對(duì)象：當(dāng)對(duì)象被聲明時(shí)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，該對(duì)象被創(chuàng)建，當(dāng)程序退出定義該對(duì)象所在的函數(shù)體或程序塊時(shí)，調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，釋放該對(duì)象。2)靜態(tài)對(duì)象：當(dāng)程序第一次執(zhí)行所聲明的靜態(tài)對(duì)象時(shí)，該對(duì)象被創(chuàng)建，當(dāng)程序結(jié)束時(shí)，

12、該對(duì)象被釋放。3)全局對(duì)象：當(dāng)程序開(kāi)始時(shí)，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建該對(duì)象，當(dāng)程序結(jié)束時(shí)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)釋放該對(duì)象。局部對(duì)象是被定義在一個(gè)函數(shù)體或程序塊內(nèi)的，它的作用域小，生存期也短，這種對(duì)象具有塊作用域和動(dòng)態(tài)生存期。靜態(tài)對(duì)象是被定義在一個(gè)文件中，它的作用域從定義時(shí)起到文件結(jié)束時(shí)止。它的作用域比較大，它的生存期也比較大，這種對(duì)象具有靜態(tài)生存期。全局對(duì)象是被定義在某個(gè)文件中，而它的作用域卻在包含該文件的整個(gè)程序中，它的作用域是最大的，它的生存期也是長(zhǎng)的，該對(duì)象具有靜態(tài)生存期。例6.5 對(duì)象的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)生存期示例。#includeusing namespace std;class Time /聲明時(shí)間類(lèi)priv

13、ate:int hour,minute,second; /私有數(shù)據(jù)成員public: /外部接口Time();void SetTime(int h,int m,int s);/三個(gè)形參具有函數(shù)原形作用域void ShowTime();Time();/時(shí)鐘類(lèi)成員函數(shù)定義Time:Time() /構(gòu)造函數(shù)hour=0;minute=0;second=0;void Time:SetTime(int h,int m,int s) /設(shè)置時(shí)間成員函數(shù)hour=h;minute=m;second=s;void Time:ShowTime() /顯示時(shí)間成員函數(shù)couthour:minute:seconde

14、ndl;Time g_time; /聲明全局對(duì)象g_time，具有靜態(tài)生存期void main() coutOutput time1=;/引用具有文件作用域的對(duì)象g_timeg_time.ShowTime();/對(duì)象的成員函數(shù)具有類(lèi)作用域coutendl;g_time.SetTime(10,29,29);Time l_time(g_time);/聲明局部對(duì)象l_time，具有動(dòng)態(tài)生存期coutOutput time2=;/引用具有塊作用域的對(duì)象l_timel_time.ShowTime();coutendl;程序運(yùn)行結(jié)果：Output time1=0:0:0Output time2=10:29

15、:29在本例程序中，包含了各種作用域類(lèi)型的變量或?qū)ο?，其中時(shí)間類(lèi)聲明中的成員函數(shù)SetTime的三個(gè)形參具有函數(shù)原形作用域，對(duì)象l_time等具有塊作用域，時(shí)間類(lèi)的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)具有類(lèi)作用域，對(duì)象g_time具有文件作用域。在主函數(shù)中，對(duì)象及其公有成員都是可見(jiàn)的。在主函數(shù)之外聲明的對(duì)象g_time具有靜態(tài)生存期、文件作用域，該對(duì)象是通過(guò)構(gòu)造函數(shù)對(duì)其作初始化。在主程序中，首先輸出時(shí)間0:0:0；接著將對(duì)象g_time的時(shí)間設(shè)置為10:29:29；然后聲明具有塊作用域的對(duì)象l_time，它具有動(dòng)成生存期，并用g_time對(duì)其作初始化，此時(shí)調(diào)用默認(rèn)的拷貝函數(shù)將g_time對(duì)象的數(shù)據(jù)成員值賦給l_

16、time，因此對(duì)象l_time和g_time具有完全相同的數(shù)據(jù)，輸出對(duì)象l_time的時(shí)間為10:29:29。6.3對(duì)象的存儲(chǔ)類(lèi)型簡(jiǎn)單變量具有以下4種存儲(chǔ)類(lèi)型：auto：采用堆棧方式分配內(nèi)存空間，屬于暫時(shí)性存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)空間可以被若干變量多次覆蓋使用。register：存儲(chǔ)在通用寄存器中。extern：在所有函數(shù)和程序段中都可引用。static：在內(nèi)存中以固定地址存放，在整個(gè)程序運(yùn)行期間都有效。其中，static關(guān)鍵字除用于簡(jiǎn)單變量外，還可用于將類(lèi)的成員聲明為靜態(tài)成員，以解決同一個(gè)類(lèi)的不同對(duì)象之間的數(shù)據(jù)和函數(shù)的共享問(wèn)題。但各種形式的數(shù)據(jù)共享又會(huì)不同程度地破壞數(shù)據(jù)安全。因此，對(duì)于既需要共享、又需要

17、防止改變的數(shù)據(jù)應(yīng)該聲明為常量進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)槌Ａ吭诔绦蜻\(yùn)行期間是不可改變的。聲明對(duì)象時(shí)，可以使用const進(jìn)行修飾，稱(chēng)之為常量對(duì)象。本節(jié)首先講解const修飾的常量對(duì)象。然后介紹靜態(tài)成員的使用。前者用于實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)的保護(hù)，后者用于實(shí)現(xiàn)類(lèi)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)或函數(shù)的共享。6.3.1 用const修飾的常量對(duì)象用const修飾的常類(lèi)型的變量或?qū)ο蟊仨氝M(jìn)行初始化，而且不能被更新。1.常對(duì)象常對(duì)象是指對(duì)象常量，常對(duì)象必須進(jìn)行初始化,且不能被更新。常對(duì)象聲明格式如下：類(lèi)名 const 或者const 例如：class A public: A(int i,int j) x=i; y=j; .private: in

18、t x,y;A const a(1,2); /a是常對(duì)象，不能被更新 與基本數(shù)據(jù)類(lèi)型中的常量相似，常對(duì)象也是值不能被改變的量。C+語(yǔ)法如何確保常對(duì)象的值不會(huì)被改變呢？改變對(duì)象的數(shù)據(jù)成員的值有兩個(gè)途徑：一是在類(lèi)外通過(guò)對(duì)象名訪問(wèn)其公有數(shù)據(jù)成員，這時(shí)語(yǔ)法會(huì)限制不能再賦值；二是在類(lèi)的成員函數(shù)中改變數(shù)據(jù)成員的值，然而幾乎無(wú)法預(yù)知哪些成員函數(shù)會(huì)改變數(shù)據(jù)成員的值，對(duì)此語(yǔ)法規(guī)定不能通過(guò)常對(duì)象調(diào)用普通的成員函數(shù)。2.常引用使用const修飾符也可以說(shuō)明引用，被說(shuō)明的引用為常引用，被引用的對(duì)象不能被更新。常引用聲明格式如下：const & 在實(shí)際應(yīng)用中，常引用和常指針往往用來(lái)作函數(shù)的形參，這樣的參數(shù)稱(chēng)為常參數(shù)。例

19、6.6 常引用作函數(shù)形參示例。#includevoid display(const double & r);void main() double d(8.25); display(d);void display(const double & r)/常引用做形參，在函數(shù)中不能更新 r所引用的對(duì)象 coutrendl; 3.指向常量的指針和常指針常指針是指向固定、不能另指的指針。指向常量的指針是指指針?biāo)傅膶?duì)象為常對(duì)象。使用const修飾指針時(shí)，由于const的位置不同，而含意不同。這里僅舉兩個(gè)例子，說(shuō)明它們的區(qū)別。例如，下面定義了一個(gè)指向字符串的常量指針：char * const prt1 =

20、stringprt1;其中，ptr1是一個(gè)常量指針。因此，下面賦值是非法的：ptr1 = stringprt2;而下面的賦值是合法的：*ptr1 = m;因?yàn)橹羔榩tr1所指向的變量是可以更新的，不可更新的是常量指針ptr1所指的方向(別的字符串)。又如，下面定義了一個(gè)指向字符串常量的指針：const char * ptr2 = stringprt1;其中，ptr2是一個(gè)指向字符串常量的指針。ptr2所指向的字符串不能更新的，而ptr2是可以更新的。ptr2是指向常量的指針。因此：*ptr2 = x;是非法的，而：ptr2 = stringptr2;是合法的。所以，在使用const修飾指針時(shí)，

21、應(yīng)該注意const的位置。定義一個(gè)指向字符串的指針常量和定義一個(gè)指向字符串常量的指針時(shí)，const修飾符的位置不同，前者const放在*和指針名之間，后者const放在類(lèi)型說(shuō)明符前。4.用const修飾的對(duì)象成員1）常成員函數(shù)使用const關(guān)鍵字進(jìn)行說(shuō)明的成員函數(shù)，稱(chēng)為常成員函數(shù)。只有常成員函數(shù)才有資格操作常量或常對(duì)象，沒(méi)有使用const關(guān)鍵字說(shuō)明的成員函數(shù)不能用來(lái)操作常對(duì)象。通過(guò)常對(duì)象只能調(diào)用該對(duì)象的常成員函數(shù)。常成員函數(shù)說(shuō)明格式如下： () const；其中，const是加在函數(shù)說(shuō)明后面的類(lèi)型修飾符，它是函數(shù)類(lèi)型的一個(gè)組成部分，因此，在函數(shù)實(shí)現(xiàn)部分也要帶const關(guān)鍵字。下面通過(guò)一個(gè)具體的

22、例子說(shuō)明常成員函數(shù)的特征。例6.7 常成員函數(shù)示例。#include using namespace std;class Rpublic: R(int r1,int r2) R1=r1; R2=r2; void print(); void print() const; private: int R1, R2;void R:print() coutR1,R2endl;void R:print() const coutR1;R2endl;void main() R a(5,4); a.print(); /調(diào)用void print(); const R b(20, 52); b.print(); /

23、調(diào)用void print() const; 程序運(yùn)行結(jié)果： 5,4 20;52該程序的類(lèi)聲明了兩個(gè)成員函數(shù)，其類(lèi)型是不同的(其實(shí)就是重載成員函數(shù))。在主程序中說(shuō)明了兩個(gè)對(duì)象a和b，其中對(duì)象b是常對(duì)象。通過(guò)對(duì)象a調(diào)用的是沒(méi)有用const修飾的成員函數(shù)，而通過(guò)常對(duì)象b調(diào)用的是用const修飾的常成員函數(shù)。2）常數(shù)據(jù)成員使用const說(shuō)明的數(shù)據(jù)成員稱(chēng)為常數(shù)據(jù)成員。由于const類(lèi)型對(duì)象必須被初始化，并且不能更新，因此，在類(lèi)中說(shuō)明了const數(shù)據(jù)成員時(shí)，只能通過(guò)成員初始化列表的方式來(lái)生成構(gòu)造函數(shù)以便對(duì)數(shù)據(jù)成員作初始化。例6.8 常成員函數(shù)示例。#include using namespace std;

24、class Apublic: A(int i); void print(); const int &r; /常數(shù)據(jù)成員引用private: const int a; /常數(shù)據(jù)成員 static const int b; /靜態(tài)常數(shù)據(jù)成員;const int A:b=10;/靜態(tài)常數(shù)據(jù)成員在類(lèi)外說(shuō)明和初始化A:A(int i):a(i),r(a)/只能通過(guò)成員初始化列表對(duì)常數(shù)據(jù)成員初始化void A:print() couta:b:rendl;void main() A a1(100), a2(0); a1.print(); a2.print();程序運(yùn)行結(jié)果：100:10:1000:10:0在

25、本例程序中，說(shuō)明了如下三個(gè)常類(lèi)型數(shù)據(jù)成員：const int & r;const int a;static const int b;其中，r是常int型數(shù)據(jù)成員的引用，a是常int型數(shù)據(jù)成員，b是靜態(tài)常int型數(shù)據(jù)成員。程序中對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員b進(jìn)行初始化。值得注意的是構(gòu)造函數(shù)的格式按如下形式表示：A(int i):a(i),r(a)其中，冒號(hào)右邊是一個(gè)數(shù)據(jù)成員初始化列表，它包含兩個(gè)初始化項(xiàng)，用逗號(hào)進(jìn)行了分隔，因?yàn)閿?shù)據(jù)成員a和r都是常類(lèi)型的，需要采用初始化格式。 主程序中，建立對(duì)象a1和a2并以100和0作為初值分別調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，通過(guò)構(gòu)造函數(shù)的初始化列表給對(duì)象的常數(shù)據(jù)成員賦初值。6.3.2靜態(tài)成員

26、創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，則該對(duì)象將擁有所有類(lèi)中的成員，如果某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)所有對(duì)象都一樣，則這個(gè)數(shù)據(jù)只要有一個(gè)拷貝，而不是每個(gè)對(duì)象都重復(fù)定義這個(gè)數(shù)據(jù)，以避免內(nèi)存浪費(fèi)。簡(jiǎn)言之：一個(gè)數(shù)據(jù)拷貝，所有對(duì)象共享。引入靜態(tài)成員就可以很好解決類(lèi)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)或函數(shù)的共享問(wèn)題。 例如，設(shè)有一個(gè)學(xué)生類(lèi)：class student char *name, *num; int total; /學(xué)生總?cè)藬?shù) public: ; 應(yīng)用程序中聲明對(duì)象為： student a, b, c; 則對(duì)象a,b,c中都有數(shù)據(jù) total，而學(xué)生總數(shù)是一樣的，所以total 被重復(fù)定義了兩次。若把 total 聲明為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，就可避免這個(gè)問(wèn)題。1

27、.靜態(tài)數(shù)據(jù)成員將某數(shù)據(jù)成員聲明為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，只要在所要聲明的數(shù)據(jù)成員前加上關(guān)鍵字static即可。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可聲明為 private 或 public，它具有靜態(tài)生存期。 如，將學(xué)生類(lèi)中的學(xué)生總?cè)藬?shù)total聲明為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，學(xué)生類(lèi)聲明如下：class student char *name, *num; static int total; public: ; 例6.9 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員應(yīng)用示例。#include #include using namespace std;class st_n char *name, *num; /學(xué)生姓名、學(xué)號(hào) static int total; /學(xué)生總?cè)藬?shù)

28、, 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員public: st_n(char *, char *); st_n( ); void print( );int st_n:total=0; /靜態(tài)成員的初始化st_n:st_n(char *n1, char *n2) name=new charstrlen(n1)+1; num =new charstrlen(n2)+1; strcpy(name, n1); strcpy(num, n2); +total; /學(xué)生人數(shù)加1 void st_n:print( ) coutn name:name n num: num n total: total;st_n:st_n( ) del

29、ete name; delete num; -total; /學(xué)生人數(shù)減1 void main( ) st_n a(Wang , 000001); st_n b(Yang , 000002); st_n c(Tang , 000003); a.print( ); b.print( ); 程序運(yùn)行結(jié)果：name: Wang num: 000001 total: 3 name: Yang num: 000002 total: 3在本例程序中，a、b、c 三個(gè)對(duì)象的total都是3，即說(shuō)明靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只有一個(gè)且為所有對(duì)象共享。total 被聲明為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，a、b、c三個(gè)對(duì)象共享該數(shù)據(jù)成員，即只有

30、一個(gè)拷貝。 使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的正確方法是在類(lèi)內(nèi)對(duì)該數(shù)據(jù)成員作“引用性聲明”，在類(lèi)外定義和初始化，用(:)來(lái)指明所屬的類(lèi)，具體定義格式為： 類(lèi)型名 類(lèi)名:數(shù)據(jù)名=初始值； 如： int st_n:total = 0;2.靜態(tài)成員函數(shù) 將某成員函數(shù)聲明為靜態(tài)成員函數(shù)，只要在所要聲明的成員函數(shù)前加上關(guān)鍵字static即可。使用靜態(tài)成員函數(shù)的目的是對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員進(jìn)行訪問(wèn)修改。 靜態(tài)成員函數(shù)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1）靜態(tài)成員函數(shù)也是屬于整個(gè)類(lèi)。不論定義多少類(lèi)的對(duì)象，靜態(tài)成員函數(shù)也只有一個(gè)拷貝。2）靜態(tài)成員函數(shù)也是通過(guò)static來(lái)聲明。3）在程序中可以使用類(lèi)名或?qū)ο竺麃?lái)調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)。一般的成員函數(shù)則只能通

31、過(guò)對(duì)象名來(lái)調(diào)用。4）靜態(tài)成員函數(shù)只能訪問(wèn)屬于該類(lèi)的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員或靜態(tài)成員函數(shù)，而不能訪問(wèn)其他成員。例6.10 靜態(tài)函數(shù)應(yīng)用示例（接前例）。#include #include class st_n char *name,*num; /學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)。 static int total; /學(xué)生總?cè)藬?shù), 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員public: st_n(char *n1, char *n2); st_n( ); void print( ); static int getTotal( ); /靜態(tài)成員函數(shù);int st_n:total=0; /靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的初始化st_n:st_n(char *n1, char

32、 *n2) name=new charstrlen(n1)+1; num =new charstrlen(n2)+1; strcpy(name, n1); strcpy(num, n2); +total; /學(xué)生人數(shù)加1 int st_n:getTotal() /定義靜態(tài)成員函數(shù)return total; /只能訪問(wèn)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員void st_n:print() coutname:nameendl num: numendl;st_n:st_n () delete name; delete num; -total; /學(xué)生人數(shù)減1 void main( ) st_n a(Wang , 00000

33、1 ); st_n b(Yang , 000002 ); st_n c(Tang , 000003 ); a.print(); couttotal: a.getTotal()endl; b.print(); couttotal: st_n:getTotal()endl;程序運(yùn)行結(jié)果： name:Wang num: 000001 total: 3 name:Yang num: 000002 total: 3本例程序說(shuō)明：函數(shù)getTotal()被聲明為靜態(tài)成員函數(shù)。靜態(tài)成員函數(shù)可以通過(guò)對(duì)象調(diào)用, 也可以通過(guò)無(wú)對(duì)象調(diào)用（即類(lèi)名調(diào)用）。 如： a.getTotal( ); /由對(duì)象調(diào)用st_n:ge

34、tTotal( ); /由類(lèi)名調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)只能對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作, 不能對(duì)其它數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。 如：int st_n:getTotal() /定義靜態(tài)成員函數(shù) return total; /在該函數(shù)體中只能訪問(wèn)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，不能訪問(wèn)其他非靜態(tài)成員6.4 友元前面講過(guò)類(lèi)具有封裝和數(shù)據(jù)隱藏的特性。只有類(lèi)的成員函數(shù)才能訪問(wèn)類(lèi)的私有成員，程序中其他函數(shù)是無(wú)法訪問(wèn)私有成員的。非成員函數(shù)可以訪問(wèn)類(lèi)中的公有成員，但是如果將數(shù)據(jù)成員都定義為公有的，這又會(huì)破壞隱藏的特性。另外，應(yīng)該看到在某些情況下，特別是在對(duì)某些成員函數(shù)多次調(diào)用時(shí)，由于參數(shù)傳遞，類(lèi)型檢查和安全性檢查等都需要時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，從而影響程序的執(zhí)行效率。為

35、解決上述問(wèn)題，C+提供了一種使用友元的解決方案。友元提供了不同類(lèi)或?qū)ο蟮某蓡T函數(shù)之間、類(lèi)的成員函數(shù)與一般函數(shù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的機(jī)制。友元可以是一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)被稱(chēng)為友元函數(shù)；友元也可以是一個(gè)類(lèi)，該類(lèi)被子稱(chēng)為友元類(lèi)。下面分別講述這兩種友元。1.友元函數(shù)友元函數(shù)是在類(lèi)定義中由關(guān)鍵字friend修飾說(shuō)明的非成員函數(shù)，在它的函數(shù)體中能夠通過(guò)對(duì)象名訪問(wèn) private 和 protected成員。友元函數(shù)的作用是可以增加靈活性，使程序員可以在封裝和快速性方面做合理選擇。在友元函數(shù)中，必須通過(guò)對(duì)象名才能對(duì)對(duì)象的私友或保護(hù)成員進(jìn)行訪問(wèn)。例6.11 友元函數(shù)使用示例。#include #include cla

36、ss Point /聲明類(lèi)Point public: /外部接口 Point(double xi, double yi) X=xi; Y=yi; double GetX() return X; double GetY() return Y; friend double Distance( Point& a, Point& b);/友元函數(shù)聲明 private: double X, Y; /私友數(shù)據(jù)成員;double Distance( Point& a, Point& b) /友元函數(shù)實(shí)現(xiàn) double dx=a.X-b.X; /通過(guò)對(duì)象訪問(wèn)私友成員 double dy=a.Y-b.Y; re

37、turn sqrt(dx*dx+dy*dy);int main() Point p1(3.0, 5.0), p2(4.0, 6.0); /聲明Point類(lèi)的對(duì)象double d=Distance(p1, p2); /計(jì)算兩點(diǎn)間的距離 coutThe distance is dendl; return 0; 在本例程序中，Point類(lèi)中聲明了一個(gè)友元函數(shù)Distance()，在它最左邊加friend關(guān)鍵字，標(biāo)識(shí)它不是成員函數(shù)，而是友元函數(shù)。友元函數(shù)的定義方法與普通函數(shù)定義一樣，而不同于成員函數(shù)的定義，因?yàn)樗恍枰赋鏊鶎俚念?lèi)。但是，它可以引用類(lèi)的私有成員，函數(shù)體中a.x、a.y、b.x、b.y都

38、是類(lèi)的私有成員，它們是通過(guò)對(duì)象引用的。在調(diào)用友元函數(shù)時(shí)，也是同普通函數(shù)一樣，不要像成員函數(shù)那樣調(diào)用。在主程序中，Distance(p1, p2)是友元函數(shù)的調(diào)用，它是直接調(diào)用，不需要通過(guò)對(duì)象來(lái)調(diào)用，它的參數(shù)是對(duì)象。2.友元類(lèi)友元除了可以是友元函數(shù)以外，還可以是友元類(lèi)，即一個(gè)類(lèi)可作為另一個(gè)類(lèi)的友元。當(dāng)一個(gè)類(lèi)為另一個(gè)類(lèi)的友元時(shí)，則該類(lèi)的所有成員都能訪問(wèn)對(duì)方類(lèi)的私有成員。友元類(lèi)的聲明方法是將友元類(lèi)名在另一個(gè)類(lèi)中用friend關(guān)鍵字進(jìn)行說(shuō)明，具體格式如下：friend class 類(lèi)名；其中：friend 和class 是關(guān)鍵字，類(lèi)名必須是程序中的一個(gè)已定義過(guò)的類(lèi)。如，將類(lèi)B聲明為類(lèi)A的友元類(lèi)的方法是

39、在A類(lèi)的聲明中加上說(shuō)明： friend class B;需要說(shuō)明的是，首先友元關(guān)系不具有對(duì)稱(chēng)性；此外，友元關(guān)系不具有傳遞性。如果類(lèi)B是類(lèi)A的友元類(lèi)，類(lèi)C是類(lèi)B的友元類(lèi)，這并不隱含類(lèi)C是類(lèi)A的友元類(lèi)。例6.12 友元類(lèi)使用示例。#include using namespace std;class A /聲明類(lèi)A private: friend class B; /聲明友員類(lèi)B char *name; int age; public: A( char *str, int i );A:A(char *str, int i) /A的構(gòu)造函數(shù)定義 name=str; /為類(lèi)A的成員賦值 age=i; c

40、lass B/聲明類(lèi)B，該類(lèi)中并沒(méi)有聲明A友員類(lèi) public: void show(A x); ;void B:show(A x) /B的show函數(shù)實(shí)現(xiàn) coutnnName：endl; coutnAge ：x.ageendl;void main() A obj1(Li Xiangdong,30);/生成對(duì)象obj1 B obj2; /生成對(duì)象obj2 obj2.show(obj1); /調(diào)用obj2.show(),去訪問(wèn)obj1的成員在本例程序中，聲明了兩個(gè)類(lèi)A和B，在類(lèi)A中聲明了友員類(lèi)B。主程序中，用A和B各生成了一個(gè)對(duì)象，由于B是A的友元，這樣在類(lèi)B的成員函數(shù)show()

41、中就可以直接訪問(wèn)類(lèi)A中的私友成員了。 下面是友元的一些特性及使用注意事項(xiàng)：友元是C+提供的一種破壞數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)隱藏的機(jī)制。通過(guò)將一個(gè)模塊聲明為另一個(gè)模塊的友元，一個(gè)模塊能夠引用到另一個(gè)模塊中本是被隱藏的信息?？梢允褂糜言瘮?shù)和友元類(lèi)。為了確保數(shù)據(jù)的完整性，以及數(shù)據(jù)封裝與隱藏的原則，建議盡量不使用或少使用友元。6.5 C+程序中的各類(lèi)文件1.C+程序中的文件類(lèi)型在前面章節(jié)中涉及到的C+源程序基本上由三個(gè)部分構(gòu)成：類(lèi)的聲明、類(lèi)的成員函數(shù)定義和main主函數(shù)。因?yàn)槔铀鉀Q的問(wèn)題規(guī)模較小，程序代碼較短，所以源程序的這三個(gè)部分都是以某個(gè)主文件名寫(xiě)到C+擴(kuò)展名為.cpp的單個(gè)文件中的。在實(shí)際問(wèn)題中，一

42、個(gè)復(fù)雜的C+程序通常是由多個(gè)文件組成的，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為多文件結(jié)構(gòu)。在多文件結(jié)構(gòu)中，一個(gè)C+源程序一般至少可分為三個(gè)源文件，它們分別是：類(lèi)定義文件（.h文件）、類(lèi)實(shí)現(xiàn)文件（.cpp文件）、類(lèi)的使用文件（main函數(shù)所在的.cpp文件）。對(duì)于復(fù)雜的編程問(wèn)題，通常需要定義多個(gè)類(lèi)，各個(gè)類(lèi)的定義和實(shí)現(xiàn)部分代碼一般都要單獨(dú)編寫(xiě)，然后存入相應(yīng)的類(lèi)定義和類(lèi)實(shí)現(xiàn)文件中。在程序設(shè)計(jì)中，通常把類(lèi)定義的相關(guān)代碼存入擴(kuò)展名為h的頭文件（也可稱(chēng)作類(lèi)庫(kù)頭文件），把類(lèi)實(shí)現(xiàn)的相關(guān)代碼存入擴(kuò)展名為cpp的程序文件（也可稱(chēng)作類(lèi)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)文件）。在多文件結(jié)構(gòu)中，C+程序的文件類(lèi)型一般可分為如下幾種：1)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)庫(kù)頭文件（擴(kuò)展名為.h）2)

43、標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)頭文件（擴(kuò)展名為.h）3)自定義類(lèi)庫(kù)頭文件（擴(kuò)展名為.h）4)自定義函數(shù)頭文件（擴(kuò)展名為.h）5)用戶(hù)自定義類(lèi)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)文件（擴(kuò)展名為.cpp）6)用戶(hù)自定義函數(shù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)文件（擴(kuò)展名為.cpp）7)主程序文件（main.cpp）8)C+程序工程文件（文件名與所使用的環(huán)境及編譯器有關(guān)）在程序設(shè)計(jì)時(shí)，通常使用#include包含命令把頭文件包含到相關(guān)的源文件中，前面4種頭文件的典型使用格式如下：#include #include #include”自定義類(lèi)庫(kù)頭文件”#include”自定義函數(shù)頭文件”2.利用工程來(lái)組合各類(lèi)文件采用多文件結(jié)構(gòu)，可以對(duì)不同的文件進(jìn)行單獨(dú)編寫(xiě)、編譯，最后再連接生成

44、可執(zhí)行文件；同時(shí)可以充分利用類(lèi)的封裝特性，在程序修改和調(diào)試過(guò)程中只對(duì)其中某個(gè)類(lèi)的定義和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行操作，而其余部分根本不需要改動(dòng)。對(duì)多文件結(jié)構(gòu)的組織和管理，在不同的環(huán)境下是由不同的方式來(lái)完成的。在Windows操作系統(tǒng)和DOS操作系統(tǒng)的C+編譯器中，一般是使用工程來(lái)組合各類(lèi)文件，并用工程對(duì)多文件進(jìn)行管理。例6.13 多文件結(jié)構(gòu)使用示例。/文件1：類(lèi)的聲明，stud.h#include #include class st_n char *name,*num; /學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)。 static int total; /學(xué)生總?cè)藬?shù), 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員public: st_n(char *n1, char *

45、n2); st_n( ); void print( ); static int getTotal( ); /靜態(tài)成員函數(shù);/文件2：類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，stud.cpp#includestud.hint st_n:total=0; /靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的初始化st_n:st_n(char *n1, char *n2) name=new charstrlen(n1)+1; num =new charstrlen(n2)+1; strcpy(name, n1); strcpy(num, n2); +total; /學(xué)生人數(shù)加1 int st_n:getTotal() /定義靜態(tài)成員函數(shù)return total;

46、/只能訪問(wèn)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員void st_n:print() coutname:nameendl num: numendl;st_n:st_n () delete name; delete num; -total; /學(xué)生人數(shù)減1 /文件3：主程序，fmain.cpp#includestud.hvoid main() st_n a(Wang ,000001 ); st_n b(Yang ,000002 ); st_n c(Tang ,000003 ); a.print(); couttotal: a.getTotal()endl; b.print(); couttotal: st_n:getTot

47、al()endl;從本例程序可以看出，這里僅對(duì)例6.10的程序按多文件結(jié)構(gòu)的組織方法進(jìn)行了改造，將程序按類(lèi)聲明、類(lèi)實(shí)現(xiàn)和主程序分成了stud.h、stud.cpp、fmain.cpp三個(gè)源文件。在本例程序的類(lèi)的實(shí)現(xiàn)文件和主程序文件中，使用了#include”stud.h”命令把自定義的頭文件包含進(jìn)來(lái)。若采用VC+6.0編譯器，可以使用把文件添加到工程的方式將本例的三個(gè)文件添加到工程中，并由工程對(duì)這些文件進(jìn)行統(tǒng)一管理。編譯器可以對(duì)stud.cpp、fmain.cpp兩個(gè)文件分別進(jìn)行編譯，并生成各自的目標(biāo)文件stud.obj和fmain.obj，然后再連接成可執(zhí)行文件.exe。若程序員只修改了類(lèi)的

48、成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)部分，只需重新編譯stud.cpp并連接即可，其余的文件幾乎用不著看。由此可見(jiàn)，如果有一個(gè)語(yǔ)句很多、規(guī)模特大的程序，采用了多文件結(jié)構(gòu)，不僅有助于開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作分工，而且工作效率也會(huì)得到顯著的提高。6.6宏和編譯預(yù)處理在C+程序的源代碼中可以使用各種編譯指令，這些指令稱(chēng)為編譯預(yù)處理命令。C+提供的預(yù)處理命令主要有以下幾種：宏定義命令文件包含命令條件編譯命令這些命令在程序中都是以“#”來(lái)引導(dǎo)，每條預(yù)處理命令必須單獨(dú)占用一行；它們不是C+的語(yǔ)句，因此在結(jié)尾沒(méi)有分號(hào)“；”。1.宏定義命令宏定義的一般形式為：#define 宏名 字符串 其中：define是宏替換的關(guān)鍵字，“宏名”是需要替換的標(biāo)識(shí)符，“字符串”是被指定用來(lái)替換的字符序列。如：#define PI 3.1415926說(shuō)明： 1）#define、宏名和字符串之間一定要有空格。2）宏名一般用大寫(xiě)字母表示，以區(qū)別于普通標(biāo)識(shí)符。3）宏被定義以后，一般不能再重新定義。但可以用#undef來(lái)