清華大學(xué)：c5C程序的結(jié)構(gòu)

1、1第五章第五章 c+程序的結(jié)構(gòu)程序的結(jié)構(gòu)清華大學(xué)清華大學(xué) 鄭鄭 莉莉c+語言程序設(shè)計c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉2本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容l作用域與可見性作用域與可見性l對象的生存期對象的生存期l數(shù)據(jù)與函數(shù)數(shù)據(jù)與函數(shù)l靜態(tài)成員靜態(tài)成員l共享數(shù)據(jù)的保護(hù)共享數(shù)據(jù)的保護(hù)l友元友元l編譯預(yù)處理命令編譯預(yù)處理命令l多文件結(jié)構(gòu)和工程多文件結(jié)構(gòu)和工程c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉3函數(shù)原形的作用域函數(shù)原形的作用域l函數(shù)原型中的參數(shù)，其作用域始于函數(shù)原型中的參數(shù)，其作用域始于(，結(jié)束于，結(jié)束于)。l例如，設(shè)有下列原型聲明：例如，設(shè)有下列原型聲明：double area(double radius);radi

2、us 的作用域僅在于此，不能用于程序正文其它地方，因而可有可無。作用域與可見性c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉4塊作用域塊作用域l在塊中聲明的標(biāo)識符，其作用域自聲明處在塊中聲明的標(biāo)識符，其作用域自聲明處起，限于塊中，例如：起，限于塊中，例如：void fun(int a) int b(a); cinb; if (b0) int c; . c的作用域b的作用域作用域與可見性c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉5類作用域類作用域l類作用域作用于特定的成員名。類作用域作用于特定的成員名。l類類x的成員的成員m具有類作用域具有類作用域，對對m的訪問方的訪問方式如下：式如下： 如果在x的成員函數(shù)中沒有聲明同名的

3、局部作用域標(biāo)識符，那么在該函數(shù)內(nèi)可以訪問成員m。 通過表達(dá)式x.m或者x:m訪問。 通過表達(dá)式prt-m作用域與可見性c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉6文件作用域文件作用域l不在前述各個作用域中出現(xiàn)的聲明，不在前述各個作用域中出現(xiàn)的聲明，具有文件作用域，這樣聲明的標(biāo)識符具有文件作用域，這樣聲明的標(biāo)識符的作用域開始于聲明點，結(jié)束于文件的作用域開始于聲明點，結(jié)束于文件尾。尾。作用域與可見性c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉7可見性可見性l可見性是從對標(biāo)識符的引用的角度來談可見性是從對標(biāo)識符的引用的角度來談的概念的概念l可見性表示從內(nèi)層作用域向外層作用域可見性表示從內(nèi)層作用域向外層作用域“看看”時能看見什

4、么。時能看見什么。l如果標(biāo)識在某處可見，則就可以在該處如果標(biāo)識在某處可見，則就可以在該處引用此標(biāo)識符。引用此標(biāo)識符。塊作用域類作用域文件作用域作用域與可見性c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉8可見性可見性l標(biāo)識符應(yīng)聲明在先，引用在后。標(biāo)識符應(yīng)聲明在先，引用在后。l如果某個標(biāo)識符在外層中聲明，且在內(nèi)層中如果某個標(biāo)識符在外層中聲明，且在內(nèi)層中沒有同一標(biāo)識符的聲明，則該標(biāo)識符在內(nèi)層沒有同一標(biāo)識符的聲明，則該標(biāo)識符在內(nèi)層可見?？梢姟對于兩個嵌套的作用域，如果在內(nèi)層作用域?qū)τ趦蓚€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)識符，則內(nèi)聲明了與外層作用域中同名的標(biāo)識符，則外層作用域的標(biāo)識符在內(nèi)

5、層不可見。外層作用域的標(biāo)識符在內(nèi)層不可見。作用域與可見性c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉9同一作用域中的同名標(biāo)識符同一作用域中的同名標(biāo)識符l在同一作用域內(nèi)的對象名、函數(shù)名、在同一作用域內(nèi)的對象名、函數(shù)名、枚舉常量名會隱藏同名的類名或枚舉枚舉常量名會隱藏同名的類名或枚舉類型名。類型名。l重載的函數(shù)可以有相同的函數(shù)名。重載的函數(shù)可以有相同的函數(shù)名。作用域與可見性c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉10#includeusing namespace std;int i; /文件作用域int main() i=5; int i; /塊作用域 i=7; couti=iendl; /輸出7 couti=i; /輸

6、出5 return 0;作用域與可見性例例 5.1c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉11對象的生存期對象的生存期對象從產(chǎn)生到結(jié)束的這段時間就是對象從產(chǎn)生到結(jié)束的這段時間就是它的生存期。它的生存期。在對象生存期內(nèi)，對象將在對象生存期內(nèi)，對象將保持它的值，直到被更新為止。保持它的值，直到被更新為止。c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉12靜態(tài)生存期靜態(tài)生存期l這種生存期與程序的運行期相同。這種生存期與程序的運行期相同。l在文件作用域中聲明的對象具有這種在文件作用域中聲明的對象具有這種生存期。生存期。l在函數(shù)內(nèi)部聲明靜態(tài)生存期對象，要在函數(shù)內(nèi)部聲明靜態(tài)生存期對象，要冠以關(guān)鍵字冠以關(guān)鍵字static 。對象的生

7、存期c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉13#includeusing namespace std;int i=5; /文件作用域int main() couti=iendl; return 0;i具有靜態(tài)生存期對象的生存期例例c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉14動態(tài)生存期動態(tài)生存期l塊作用域中聲明的，沒有用塊作用域中聲明的，沒有用static修修是的對象是動態(tài)生存期的對象（習(xí)慣是的對象是動態(tài)生存期的對象（習(xí)慣稱局部生存期對象）。稱局部生存期對象）。l開始于程序執(zhí)行到聲明點時，結(jié)束于開始于程序執(zhí)行到聲明點時，結(jié)束于命名該標(biāo)識符的作用域結(jié)束處。命名該標(biāo)識符的作用域結(jié)束處。對象的生存期c+語言程序設(shè)計清華

8、大學(xué) 鄭莉15#includeusing namespace std;void fun();void main() fun(); fun();void fun() static int a=1; int i=5; a+; i+; couti=i,a=aendl;運行結(jié)果：i=6, a=2i=6, a=3i是動態(tài)生存期a是靜態(tài)生存期對象的生存期例例c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉16例例5-2 變量的生存期與可見性變量的生存期與可見性#includeusing namespace std;int i=1; / i 為全局變量，具有靜態(tài)生存期。為全局變量，具有靜態(tài)生存期。void main(void

9、) static int a; / 靜態(tài)局部變量，有全局壽命，局部可見。靜態(tài)局部變量，有全局壽命，局部可見。 int b=-10; / b, c為局部變量，具有動態(tài)生存期。為局部變量，具有動態(tài)生存期。 int c=0; void other(void); cout-main-n; cout i: i a: a b: b c: cendl; c=c+8; other(); cout-main-n; cout i: i a: a b: b c: cendl; i=i+10; other(); 對象的生存期void other(void) static int a=2; static int b;

10、/ a,b為靜態(tài)局部變量，具有全局壽命，局部可見。為靜態(tài)局部變量，具有全局壽命，局部可見。 /只第一次進(jìn)入函數(shù)時被初始化。只第一次進(jìn)入函數(shù)時被初始化。 int c=10; / c為局部變量，具有動態(tài)生存期，為局部變量，具有動態(tài)生存期， /每次進(jìn)入函數(shù)時都初始化。每次進(jìn)入函數(shù)時都初始化。 a=a+2; i=i+32; c=c+5; cout-other-n; cout i: i a: a b: b c: cendl; b=a;17運行結(jié)果：運行結(jié)果：-main- i: 1 a: 0 b: -10 c: 0-other- i: 33 a: 4 b: 0 c: 15-main- i: 33 a: 0

11、 b: -10 c: 8-other- i: 75 a: 6 b: 4 c: 1518c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉19例例5-3具有靜態(tài)、動態(tài)生存期對象的時鐘程序具有靜態(tài)、動態(tài)生存期對象的時鐘程序#includeusing namespace std;class clock /時鐘類聲明時鐘類聲明public:/外部接口外部接口clock();void settime(int newh, int newm, int news); /三個形參均具有函數(shù)原型作用域三個形參均具有函數(shù)原型作用域void showtime();clock()private:/私有數(shù)據(jù)成員私有數(shù)據(jù)成員int hour,

12、minute,second;對象的生存期/時鐘類成員函數(shù)實現(xiàn)時鐘類成員函數(shù)實現(xiàn)clock:clock()/構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù) hour=0;minute=0;second=0;void clock:settime(int newh, int newm, int news) hour=newh;minute=newm;second=news;void clock:showtime() couthour:minute:secondendl;20clock globclock;/聲明對象聲明對象globclock， /具有靜態(tài)生存期，文件作用域具有靜態(tài)生存期，文件作用域void main() /主函數(shù)

13、主函數(shù)coutfirst time output:endl;/引用具有文件作用域的對象：引用具有文件作用域的對象：globclock.showtime(); /對象的成員函數(shù)具有類作用域?qū)ο蟮某蓡T函數(shù)具有類作用域globclock.settime(8,30,30);clock myclock(globclock); /聲明具有塊作用域的對象聲明具有塊作用域的對象myclockcoutsecond time output:endl;myclock.showtime(); /引用具有塊作用域的對象引用具有塊作用域的對象21程序的運行結(jié)果為：程序的運行結(jié)果為：first time output:0:

14、0:0second time output:8:30:3022c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉23數(shù)據(jù)與函數(shù)數(shù)據(jù)與函數(shù)l數(shù)據(jù)存儲在局部對象中，通過參數(shù)傳數(shù)據(jù)存儲在局部對象中，通過參數(shù)傳遞實現(xiàn)共享遞實現(xiàn)共享函數(shù)間的參數(shù)傳遞。函數(shù)間的參數(shù)傳遞。l數(shù)據(jù)存儲在全局對象中。數(shù)據(jù)存儲在全局對象中。l將數(shù)據(jù)和使用數(shù)據(jù)的函數(shù)封裝在類中。將數(shù)據(jù)和使用數(shù)據(jù)的函數(shù)封裝在類中。數(shù)據(jù)與函數(shù)c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉24使用全局對象使用全局對象#includeusing namespace std;int global;void f() global=5;void g() coutglobalendl;int main

15、() f(); g(); /輸出輸出“5” return 0;數(shù)據(jù)與函數(shù)c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉25將函數(shù)與數(shù)據(jù)封裝將函數(shù)與數(shù)據(jù)封裝#includeusing namespace std;class application public: void f(); void g(); private: int global;void application:f() global=5;void application:g() coutglobalendl;int main() application myapp; myapp.f(); myapp.g(); return 0;數(shù)據(jù)與函數(shù)c+語言程

16、序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉26靜態(tài)成員靜態(tài)成員l靜態(tài)數(shù)據(jù)成員靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 用關(guān)鍵字static聲明 該類的所有對象維護(hù)該成員的同一個拷貝 必須在類外定義和初始化，用(:)來指明所屬的類。l靜態(tài)成員函數(shù)靜態(tài)成員函數(shù) 類外代碼可以使用類名和作用域操作符來調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)。 靜態(tài)成員函數(shù)只能引用屬于該類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員或靜態(tài)成員函數(shù)。靜態(tài)成員c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉27例例5-4 具有靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的具有靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的 point類類#include using namespace std;class pointpublic:point(int xx=0, int yy=0) x=xx; y=yy; c

17、ountp+; point(point &p);int getx() return x;int gety() return y;void getc() cout object id=countpendl;private:int x,y;static int countp;靜態(tài)成員point:point(point &p) x=p.x;y=p.y;countp+;int point:countp=0; void main() point a(4,5);coutpoint a,a.getx(),a.gety();a.getc();point b(a);coutpoint b,b.g

18、etx(),b.gety();b.getc();28c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉29靜態(tài)成員函數(shù)舉例靜態(tài)成員函數(shù)舉例#includeusing namespace std;class application public: static void f(); static void g(); private: static int global;int application:global =0;void application:f() global=5;void application:g() coutglobalendl;int main() application:f(); applic

19、ation:g(); return 0;靜態(tài)成員c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉30靜態(tài)成員函數(shù)舉例靜態(tài)成員函數(shù)舉例class a public: static void f(a a); private: int x;void a:f(a a) coutx; /對對x的引用是的引用是錯誤錯誤的的 couta.x; /正確正確靜態(tài)成員c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉31具有靜態(tài)數(shù)據(jù)、函數(shù)成員的具有靜態(tài)數(shù)據(jù)、函數(shù)成員的 point類類#include using namespace std;class point /point類聲明類聲明public:/外部接口外部接口point(int xx=0,

20、int yy=0) x=xx;y=yy;countp+;point(point &p); /拷貝構(gòu)造函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)int getx() return x;int gety() return y;static void getc() cout object id=countpendl;private:/私有數(shù)據(jù)成員私有數(shù)據(jù)成員int x,y;static int countp;靜態(tài)成員point:point(point &p) x=p.x;y=p.y;countp+;int point:countp=0;void main() /主函數(shù)實現(xiàn)主函數(shù)實現(xiàn) point a(4,5);

21、/聲明對象聲明對象acoutpoint a,a.getx(),a.gety();a.getc(); /輸出對象號，對象名引用輸出對象號，對象名引用point b(a);/聲明對象聲明對象bcoutpoint b,b.getx(),b.gety();point:getc();/輸出對象號，類名引用輸出對象號，類名引用32c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉33友元友元l友元是友元是c+提供的一種破壞數(shù)據(jù)封裝提供的一種破壞數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)隱藏的機制。和數(shù)據(jù)隱藏的機制。l通過將一個模塊聲明為另一個模塊的通過將一個模塊聲明為另一個模塊的友元，一個模塊能夠引用到另一個模友元，一個模塊能夠引用到另一個模塊中本是被

22、隱藏的信息。塊中本是被隱藏的信息。l可以使用友元函數(shù)和友元類。可以使用友元函數(shù)和友元類。l為了確保數(shù)據(jù)的完整性，及數(shù)據(jù)封裝為了確保數(shù)據(jù)的完整性，及數(shù)據(jù)封裝與隱藏的原則，建議盡量不使用或少與隱藏的原則，建議盡量不使用或少使用友元。使用友元。 友 元c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉34友元函數(shù)友元函數(shù)l友元函數(shù)是在類聲明中由關(guān)鍵字友元函數(shù)是在類聲明中由關(guān)鍵字friend修飾說明的非成員函數(shù)，在它的函數(shù)修飾說明的非成員函數(shù)，在它的函數(shù)體中能夠通過對象名訪問體中能夠通過對象名訪問 private 和和 protected成員成員l作用：增加靈活性，使程序員可以在作用：增加靈活性，使程序員可以在封裝和快速

23、性方面做合理選擇。封裝和快速性方面做合理選擇。l訪問對象中的成員必須通過對象名。訪問對象中的成員必須通過對象名。 友 元c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉35例例5-6 使用友元函數(shù)計算兩點距離使用友元函數(shù)計算兩點距離#include #include using namespace std;class point /point類聲明類聲明 public:/外部接口外部接口point(int xx=0, int yy=0) x=xx;y=yy;int getx() return x;int gety() return y;friend float distance(point &a, po

24、int &b); private:/私有數(shù)據(jù)成員私有數(shù)據(jù)成員int x,y; 友 元double distance( point& a, point& b) double dx=a.x-b.x; double dy=a.y-b.y; return sqrt(dx*dx+dy*dy);int main() point p1(3.0, 5.0), p2(4.0, 6.0); double d=distance(p1, p2); coutthe distance is dendl; return 0;36c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉37友元類友元類l若一個類為另一個類的友元

25、，則此類若一個類為另一個類的友元，則此類的所有成員都能訪問對方類的私有成的所有成員都能訪問對方類的私有成員。員。l聲明語法：將友元類名在另一個類中聲明語法：將友元類名在另一個類中使用使用friend修飾說明。修飾說明。 友 元c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉38友元類舉例友元類舉例class a friend class b; public: void display() coutxendl; private: int x;class b public: void set(int i); void display(); private: a a; 友 元void b:set(int i) a.x

26、=i;void b:display() a.display();39c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉40友元關(guān)系是單向的友元關(guān)系是單向的如果聲明如果聲明b類是類是a類的友元，類的友元，b類的類的成員函數(shù)就可以訪問成員函數(shù)就可以訪問a類的私有和保護(hù)類的私有和保護(hù)數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)，但a類的成員函數(shù)卻不能訪問類的成員函數(shù)卻不能訪問b類的私有、保護(hù)數(shù)據(jù)。類的私有、保護(hù)數(shù)據(jù)。c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉41常類型常類型 常類型的對象必須進(jìn)行初始化，而且不能常類型的對象必須進(jìn)行初始化，而且不能被更新。被更新。l常引用：被引用的對象不能被更新。常引用：被引用的對象不能被更新。const 類型說明符 &引

27、用名l常對象：常對象：必須進(jìn)行初始化必須進(jìn)行初始化, ,不能被更新。不能被更新。類名 const 對象名l常數(shù)組：數(shù)組元素不能被更新常數(shù)組：數(shù)組元素不能被更新( (下一章介紹下一章介紹) )。類型說明符 const 數(shù)組名大小.l常指針：指向常量的指針常指針：指向常量的指針( (下一章介紹下一章介紹) )。 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉42例例5-7常引用做形參常引用做形參#includeusing namespace std;void display(const double& r);int main() double d(9.5); display(d); retu

28、rn 0;void display(const double& r)/常引用做形參，在函數(shù)中不能更新常引用做形參，在函數(shù)中不能更新 r所引用的對象。所引用的對象。 coutrendl; 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉43常對象舉例常對象舉例class a public: a(int i,int j) x=i; y=j; . private: int x,y;a const a(3,4); /a是常對象，不能被更新是常對象，不能被更新 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉44用用const修飾的對象成員修飾的對象成員l常成員函數(shù)常成員函數(shù) 使用const關(guān)鍵字說明的

29、函數(shù)。 常成員函數(shù)不更新對象的數(shù)據(jù)成員。 常成員函數(shù)說明格式：類型說明符 函數(shù)名（參數(shù)表）const;這里，const是函數(shù)類型的一個組成部分，因此在實現(xiàn)部分也要帶const關(guān)鍵字。const關(guān)鍵字可以被用于參與對重載函數(shù)的區(qū)分l通過常對象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)。通過常對象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)。l常數(shù)據(jù)成員常數(shù)據(jù)成員 使用const說明的數(shù)據(jù)成員。 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉45例例5-8 常成員函數(shù)舉例常成員函數(shù)舉例#includeusing namespace std;class r public: r(int r1, int r2)r1=r1;r2=r2; void

30、print(); void print() const; private: int r1,r2; 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)void r:print() coutr1:r2endl;void r:print() const coutr1;r2endl;void main() r a(5,4); a.print(); /調(diào)用調(diào)用void print() const r b(20,52); b.print(); /調(diào)用調(diào)用void print() const46c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉47例例5-9 常數(shù)據(jù)成員舉例常數(shù)據(jù)成員舉例#includeusing namespace std;class apub

31、lic:a(int i);void print();const int& r;private:const int a;static const int b; /靜態(tài)常數(shù)據(jù)成員靜態(tài)常數(shù)據(jù)成員; 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)const int a:b=10; a:a(int i):a(i),r(a) void a:print() couta:b:rendl; void main()/*建立對象建立對象a和和b，并以，并以100和和0作為初值，分別調(diào)用構(gòu)造作為初值，分別調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，通過構(gòu)造函數(shù)的初始化列表給對象的常數(shù)據(jù)成函數(shù)，通過構(gòu)造函數(shù)的初始化列表給對象的常數(shù)據(jù)成員賦初值員賦初值*/ a a1(100

32、),a2(0); a1.print(); a2.print();48c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉49編譯預(yù)處理命令編譯預(yù)處理命令l#include 包含指令包含指令 將一個源文件嵌入到當(dāng)前源文件中該點處。 #include l按標(biāo)準(zhǔn)方式搜索，文件位于c+系統(tǒng)目錄的include子目錄下 #include文件名l首先在當(dāng)前目錄中搜索，若沒有，再按標(biāo)準(zhǔn)方式搜索。l#define 宏定義指令宏定義指令 定義符號常量，很多情況下已被const定義語句取代。 定義帶參數(shù)宏，已被內(nèi)聯(lián)函數(shù)取代。l#undef 刪除由#define定義的宏，使之不再起作用。c+語言程序設(shè)計清華大學(xué) 鄭莉50條件編譯指令條件編譯指令 #if #if 和和 #endif#endif#if 常量表