第05章C程序的結構

1、1第第 5 章章 c+程序的結構程序的結構c+語言程序設計c+語言程序設計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)的保護共享數(shù)據(jù)的保護l友元友元l編譯預處理命令編譯預處理命令l多文件結構和工程多文件結構和工程c+語言程序設計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(，結束于，結束于)。l例如，設有下列原型聲明：例如，設有下列原型聲明：double area(double radius);radius 的作用域僅在于此，不能用于程序正文其它地方，因而

2、可有可無。作用域與可見性c+語言程序設計4塊作用域塊作用域l在塊中聲明的標識符，其作用域自聲明處在塊中聲明的標識符，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+語言程序設計5類作用域類作用域l類作用域作用于類作用域作用于特定的成員名特定的成員名。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)中沒有聲明同名的局部作用域標識符，那么在該函數(shù)內(nèi)可以訪問成員m。 通過表達式x.m或者x:m訪問。

3、通過表達式prt-m作用域與可見性c+語言程序設計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，這樣聲明的標識符具有文件作用域，這樣聲明的標識符的作用域的作用域開始于聲明點，結束于文件開始于聲明點，結束于文件尾尾。作用域與可見性c+語言程序設計7可見性可見性l可見性是從對可見性是從對標識符的引用標識符的引用的角度來談的角度來談的概念的概念l可見性表示從可見性表示從內(nèi)層作用域向外層作用域內(nèi)層作用域向外層作用域“看看”時時能看見什么。能看見什么。l如果標識在某處可見，則就可以在該處如果標識在某處可見，則就可以在該處引用此標識符。引用此標識符

4、。塊作用域類作用域文件作用域作用域與可見性c+語言程序設計8可見性可見性l標識符標識符應聲明在先，引用在后應聲明在先，引用在后。l如果某個標識符在如果某個標識符在外層中聲明外層中聲明，且在內(nèi)層中，且在內(nèi)層中沒有同一標識符的聲明，則該標識符在沒有同一標識符的聲明，則該標識符在內(nèi)層內(nèi)層可見可見。l對于兩個嵌套的作用域，如果在內(nèi)層作用域對于兩個嵌套的作用域，如果在內(nèi)層作用域內(nèi)聲明了與外層作用域中內(nèi)聲明了與外層作用域中同名的標識符同名的標識符，則，則外層作用域的標識符在外層作用域的標識符在內(nèi)層不可見內(nèi)層不可見。作用域與可見性c+語言程序設計9同一作用域中的同名標識符同一作用域中的同名標識符l在在同一作

5、用域內(nèi)同一作用域內(nèi)的對象名、函數(shù)名、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)重載的函數(shù)可以有相同的函數(shù)名?？梢杂邢嗤暮瘮?shù)名。作用域與可見性c+語言程序設計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; /輸出5 return 0;作用域與可見性例例 5.1c+語言程序設計11對象的生存期對象的生存期對象從產(chǎn)生到結束的這段時間就是對象從產(chǎn)生到結束的這段時間就是它的它的

6、生存期生存期。在對象生存期內(nèi)，對象將保持它的在對象生存期內(nèi)，對象將保持它的值，直到被更新為止。值，直到被更新為止。c+語言程序設計12靜態(tài)生存期靜態(tài)生存期l這種生存期與這種生存期與程序的運行期程序的運行期相同。相同。l在在文件作用域文件作用域中聲明的對象具有這種中聲明的對象具有這種生存期。生存期。l在在函數(shù)內(nèi)部函數(shù)內(nèi)部聲明靜態(tài)生存期對象，要聲明靜態(tài)生存期對象，要冠以關鍵字冠以關鍵字static 。 如：如：static int k;對象的生存期c+語言程序設計13#includeusing namespace std;int i=5; /文件作用域int main() couti=iendl;

7、 return 0;i 具有靜態(tài)生存期對象的生存期例例c+語言程序設計14動態(tài)生存期動態(tài)生存期l塊作用域塊作用域中聲明的，沒有用中聲明的，沒有用static修修飾的對象是飾的對象是動態(tài)生存期的對象動態(tài)生存期的對象（習慣（習慣稱稱局部生存期對象局部生存期對象）。）。l開始于程序執(zhí)行到開始于程序執(zhí)行到聲明點聲明點時，結束于時，結束于命名該標識符的命名該標識符的作用域結束處作用域結束處。對象的生存期c+語言程序設計15#includeusing namespace std;void fun();void main() fun(); fun();void fun() static int a=1; i

8、nt i=5; a+; i+; couti=i,a=aendl;運行結果：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+語言程序設計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) 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

9、=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; / 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。 /只第一次進入函數(shù)時被初始化。只第一次進入函數(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

10、變量，具有動態(tài)生存期， /每次進入函數(shù)時都初始化。每次進入函數(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運行結果：運行結果：-main- i: 1 a: 0 b: -10 c: 0-other- i: 33 a: 4 b: 0 c: 15-main- i: 33 a: 0 b: -10 c: 8-other- i: 75 a: 6 b: 4 c: 1518c+語言程序設計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

11、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,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()/構造函數(shù)構造函數(shù) hour=0;minute=0;second=0;void clock:settime(int new

12、h, 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)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)具有類作用域對象的成員函數(shù)具有類作用域globclo

13、ck.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程序的運行結果為：程序的運行結果為：first time output:0:0:0second time output:8:30:3022c+語言程序設計23數(shù)據(jù)與函數(shù)數(shù)據(jù)與函數(shù)l數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲在局部對象局部對象中，通過中，通過參數(shù)傳遞參數(shù)傳遞實實現(xiàn)現(xiàn)共享共享函數(shù)間的參數(shù)傳遞。函數(shù)間的參數(shù)傳遞。l

14、數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲在全局對象全局對象中。中。l將數(shù)據(jù)和使用數(shù)據(jù)的函數(shù)將數(shù)據(jù)和使用數(shù)據(jù)的函數(shù)封裝封裝在類中。在類中。 類內(nèi)：共享類內(nèi)：共享 類外：隱藏類外：隱藏數(shù)據(jù)與函數(shù)c+語言程序設計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() f(); g(); /輸出輸出“5” return 0;數(shù)據(jù)與函數(shù)c+語言程序設計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 applicati

15、on 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+語言程序設計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 用關鍵字static聲明 該類的所有對象維護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。類名:標識符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

16、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+語言程序設計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; countp+; point(point &p);int getx() return x;int gety() return y;void getc() cout object id=countpendl;private:int x,y;st

17、atic 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.getx(),b.gety();b.getc();28c+語言程序設計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(); stati

18、c void g(); private: static int global;int application:global =0;void application:f() global=5;void application:g() coutglobalendl;int main() application:f(); application:g(); return 0;靜態(tài)成員c+語言程序設計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

19、誤錯誤的的 couta.x; /正確正確靜態(tài)成員c+語言程序設計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, int yy=0) x=xx;y=yy;countp+;point(point &p); /拷貝構造函數(shù)拷貝構造函數(shù)int getx() return x;int gety() return y;static void getc() cout object id=countpendl;privat

20、e:/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);/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

21、用32c+語言程序設計33友元友元l友元關系友元關系提供了不同類或對象的成員提供了不同類或對象的成員函數(shù)、類的成員函數(shù)與一般函數(shù)之間函數(shù)、類的成員函數(shù)與一般函數(shù)之間進行數(shù)據(jù)共享的機制。進行數(shù)據(jù)共享的機制。l友元關系友元關系就是一個主動聲明哪些其他就是一個主動聲明哪些其他類或函數(shù)是它的類或函數(shù)是它的朋友朋友，進而為它們提，進而為它們提供對本類的供對本類的訪問特許訪問特許。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友元，一個模塊能夠引用到另一個模，一個模塊能夠引用到另一個模塊中本是被隱藏的信息。塊中本是被隱藏的信息。 友 元c+語言程序設計34友元友元l友元是友元是c+

22、提供的一種提供的一種破壞破壞數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)隱藏的機制。隱藏的機制。l用關鍵字用關鍵字friend將其他函數(shù)或類聲明將其他函數(shù)或類聲明友元友元。l如果友元是一般函數(shù)或類的成員函數(shù)，稱如果友元是一般函數(shù)或類的成員函數(shù)，稱為為友元函數(shù)。友元函數(shù)。l如果友元是一個類，則稱為如果友元是一個類，則稱為友元類友元類。l為了確保數(shù)據(jù)的完整性，及數(shù)據(jù)封裝與隱為了確保數(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使用友元。藏的原則，建議盡量不使用或少使用友元?；蛘哂闷渌侄伪ＷC封裝性。或者用其他手段保證封裝性。 友 元c+語言程序設計35友元函數(shù)友元函數(shù)l在類聲明中由關鍵字在類聲明中由關鍵

23、字friend修飾說明的修飾說明的非成員函數(shù)，非成員函數(shù)，在它的函數(shù)體中能夠通在它的函數(shù)體中能夠通過對象名訪問過對象名訪問 private 和和 protected成成員，就象成員函數(shù)一樣。員，就象成員函數(shù)一樣。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訪問對象中的成員訪問對象中的成員必須通過必須通過對象名對象名。 友 元c+語言程序設計36友元函數(shù)友元函數(shù) 友 元l友元函數(shù)注意點：友元函數(shù)注意點：l 1. 友元函數(shù)不是類的成員函數(shù)，在函數(shù)體中訪友元函數(shù)不是類的成員函數(shù)，在函數(shù)體中訪問對象的成員，必須用對象名加運

24、算符問對象的成員，必須用對象名加運算符“.”加對象加對象成員名。這一點和一般函數(shù)一樣。但友元函數(shù)可成員名。這一點和一般函數(shù)一樣。但友元函數(shù)可以以訪問訪問類中的類中的所有成員所有成員（公有的、私有的、保護（公有的、私有的、保護的），一般函數(shù)只能訪問類中的共有成員。的），一般函數(shù)只能訪問類中的共有成員。l 2. 友元函數(shù)不受類中的訪問權限關鍵字限制，友元函數(shù)不受類中的訪問權限關鍵字限制，可以把它放在類的公有、私有、保護部分，但結可以把它放在類的公有、私有、保護部分，但結果一樣。果一樣。l 3. 某類的友元函數(shù)的作用域并非該類作用域。某類的友元函數(shù)的作用域并非該類作用域。如果該友元函數(shù)是另一類的成員

25、函數(shù)，則其作用如果該友元函數(shù)是另一類的成員函數(shù)，則其作用域為另一類的作用域，否則與一般函數(shù)相同。域為另一類的作用域，否則與一般函數(shù)相同。 c+語言程序設計37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, poin

26、t &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+語言程序設計39友元類友元類l若一個類為另一個類的友元，則此類若一個類為另一個類的友元，則此類的

27、的所有成員所有成員都能都能訪問訪問對方類的私有成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+語言程序設計40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=i;void b:display() a.display

28、();39c+語言程序設計42友元關系是單向的友元關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類的私有和保護類的私有和保護數(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、保護數(shù)據(jù)。類的私有、保護數(shù)據(jù)。c+語言程序設計43常類型常類型 常類型的對象必須進行初始化，而且不能常類型的對象必須進行初始化，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 &引用名l常對象：常對象：必須進行初始化必須進行初始化, ,不能被更新。不能被更新。類名 cons

29、t 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c+語言程序設計44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); return 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

30、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c+語言程序設計45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c+語言程序設計46用用const修飾的類成員修飾的類成員l常成員函數(shù)常成員函數(shù) 使用const關鍵字說明的函數(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;const是函數(shù)類型的一個組成部分，因此在實現(xiàn)部分也要

31、帶const關鍵字。const關鍵字可以被用于區(qū)分函數(shù)的重載。l常對象只能調(diào)用它的常對象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)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c+語言程序設計47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 print(); void print() const; /對對print的重載的重載 private: int r1,r2; 共享數(shù)據(jù)的保護void r:print() coutr1:r2

32、endl;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+語言程序設計49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 apublic: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

33、靜態(tài)常數(shù)據(jù)成員; 共享數(shù)據(jù)的保護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)用構造作為初值，分別調(diào)用構造函數(shù)，通過構造函數(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),a2(0); a1.print(); a2.print();48c+語言程序設計51多文件結構多文件結構l單一源程序文件文件結構單一源程序文件文件結構 類的定義 類的成員實現(xiàn) 主

34、函數(shù)l規(guī)模較大的項目結構規(guī)模較大的項目結構 多個源程序文件文件組成，每個文件稱為一個編譯單元。 將類的定義寫在頭文件中 一個項目至少分為三個文件： 類定義文件（*.h文件）類實現(xiàn)文件（*.cpp文件）類的使用文件（*.cpp,主函數(shù)文件）c+語言程序設計52編譯預處理命令編譯預處理命令l#include 包含指令包含指令 將一個源文件嵌入到當前源文件中該點處。 #include l按標準方式搜索，文件位于c+系統(tǒng)目錄的include子目錄下。用于系統(tǒng)提供的標準文件 #include文件名l首先在當前目錄中搜索，若沒有，再按標準方式搜索。用于用戶自己編寫的文件l#define 宏定義指令宏定義指令 定義符號常量，很多情況下已