C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉課件

1、第五章 C+程序的結(jié)構(gòu)C+語言程序設(shè)計(jì)C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉2本章主要內(nèi)容作用域與可見性對(duì)象的生存期數(shù)據(jù)與函數(shù)靜態(tài)成員共享數(shù)據(jù)的保護(hù)友元編譯預(yù)處理命令多文件結(jié)構(gòu)和工程C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉3函數(shù)原形的作用域函數(shù)原型中的參數(shù)，其作用域始于(，結(jié)束于)。例如，設(shè)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他地方，因而可有可無。作用域與可見性C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉4塊作用域在塊中聲明的標(biāo)識(shí)符，其作用域自聲明處起，限于塊中，例如：void fun(int a) int b(a); cinb; if (b0) int

2、 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(jì)清華大學(xué)鄭莉5類作用域類作用域作用于特定的成員名。類X的成員M具有類作用域，對(duì)M的訪問方式如下： 如果在X的成員函數(shù)中沒有聲明同名的局部作用域標(biāo)識(shí)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(jì)清華大學(xué)鄭莉6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)符的作用域開始于聲明點(diǎn)，結(jié)束于文件尾。作用域與可見性C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉7可見性可見性是從對(duì)標(biāo)識(shí)符的引用的角度來談的概念可見性表示從內(nèi)層作用域向外層作用域“看”時(shí)能看見什么。如果標(biāo)識(shí)在某處

3、可見，則就可以在該處引用此標(biāo)識(shí)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(jì)清華大學(xué)鄭莉8可見性標(biāo)識(shí)符應(yīng)聲明在先，引用在后。如果某個(gè)標(biāo)識(shí)符在外層中聲明，且在內(nèi)層中沒有同一標(biāo)識(shí)符的聲明，則該標(biāo)識(shí)符在內(nèi)層可見。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。作用域與可見性C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉9同一作用域中的同名標(biāo)識(shí)符在同一作用域內(nèi)的對(duì)象名、函數(shù)名、枚舉常量名會(huì)隱藏同名的類名或枚舉類型名。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(jì)清華大學(xué)鄭莉10#includeint i; /文件作用域int main()

4、 i=5; int i; /塊作用域 i=7; couti=iendl; /輸出7 couti=i; /輸出5 return 0;例 5.1作用域與可見性C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉11對(duì)象的生存期對(duì)象從產(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，直到被更新為止。C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉12靜態(tài)生存期這種生存期與程序的運(yùn)行期相同。在文件作用域中聲明的對(duì)象具有這種生存期。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 。對(duì)象的生存期C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉13#includeint i=5; /文件作用域int main() couti=iendl; retu

5、rn 0;i具有靜態(tài)生存期例對(duì)象的生存期C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉14動(dòng)態(tài)生存期塊作用域中聲明的，沒有用static修是的對(duì)象是動(dòng)態(tài)生存期的對(duì)象（習(xí)慣稱局部生存期對(duì)象）。開始于程序執(zhí)行到聲明點(diǎn)時(shí)，結(jié)束于命名該標(biāo)識(shí)符的作用域結(jié)束處。對(duì)象的生存期C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉15#includevoid fun();int main() fun(); fun();void fun() static int a=1; int i=5; a+; i+; couti=i,a=aendl;例運(yùn)行結(jié)果：i=6, a=2i=6, a=3i是動(dòng)態(tài)生存期a是靜態(tài)生存期對(duì)象的生存期C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉16例5-2

6、 變量的生存期與可見性#includeint i=1; / i 為全局變量，具有靜態(tài)生存期。int main() static int a;/ 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(dòng)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(duì)象的生存期void other(void) static i

7、nt 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。 /只第一次進(jìn)入函數(shù)時(shí)被初始化。 int c=10; / C為局部變量，具有動(dòng)態(tài)生存期， /每次進(jìn)入函數(shù)時(shí)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(yùn)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 b: -10 c: 8-OTHER- i: 75 a: 6 b: 4 c: 1518

8、C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉19例5-3具有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)生存期對(duì)象的時(shí)鐘程序#includeclass Clock /時(shí)鐘類聲明public:/外部接口Clock();void SetTime(int NewH, int NewM, int NewS); /三個(gè)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int Hour,Minute,Second;對(duì)象的生存期/時(shí)鐘類成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)Clock:Clock() /構(gòu)造函數(shù) Hour=0;Minute=0;Second=0;void Clock:SetTime(int NewH,int NewM,

9、int NewS) Hour=NewH;Minute=NewM;Second=NewS;void Clock:ShowTime() coutHour:Minute:Secondendl;20Clock globClock;/聲明對(duì)象globClock， /具有靜態(tài)生存期，文件作用域int main()/主函數(shù)coutFirst time output:endl;/引用具有文件作用域的對(duì)象：globClock.ShowTime();/對(duì)象的成員函數(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(duì)象myCl

10、ockcoutSecond time output:endl;myClock.ShowTime();/引用具有塊作用域的對(duì)象21程序的運(yùn)行結(jié)果為：First time output:0:0:0Second time output:8:30:3022C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉23數(shù)據(jù)與函數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在局部對(duì)象中，通過參數(shù)傳遞實(shí)現(xiàn)共享函數(shù)間的參數(shù)傳遞。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在全局對(duì)象中。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(jì)清華大學(xué)鄭莉24使用全局對(duì)象#includeint global;void f() global=5;void g() coutglobalendl;int main()

11、f(); g(); /輸出“5” return 0;數(shù)據(jù)與函數(shù)C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉25將函數(shù)與數(shù)據(jù)封裝#includeclass 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語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉26靜態(tài)成員靜態(tài)數(shù)據(jù)成員用關(guān)鍵字static聲明該類的所有

12、對(duì)象維護(hù)該成員的同一個(gè)拷貝必須在類外定義和初始化，用(:)來指明所屬的類。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)只能直接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(jì)清華大學(xué)鄭莉27例5-4 具有靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的 Point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 Ge

13、tC()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; int 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(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉29靜態(tài)成員函數(shù)舉例#includeclass Application p

14、ublic: 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(); Application:g(); return 0;靜態(tài)成員C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉30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

15、 a) coutx; /對(duì)x的引用是錯(cuò)誤的 couta.x; /正確靜態(tài)成員C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉31具有靜態(tài)數(shù)據(jù)、函數(shù)成員的 Point類#include class Point /Point類聲明public:/外部接口Point(int xx=0,int yy=0)X=xx;Y=yy;countP+;Point(Point &p);/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int X,Y;static i

16、nt countP;靜態(tài)成員Point:Point(Point &p) X=p.X;Y=p.Y;countP+;int Point:countP=0;int main()/主函數(shù)實(shí)現(xiàn) Point A(4,5);/聲明對(duì)象AcoutPoint A,A.GetX(),A.GetY();A.GetC();/輸出對(duì)象號(hào)，對(duì)象名引用Point B(A);/聲明對(duì)象BcoutPoint B,B.GetX(),B.GetY();Point:GetC(); /輸出對(duì)象號(hào)，類名引用32C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉33友元友元是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。通過將一個(gè)模塊聲明為另一個(gè)模塊的友元

17、，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。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。 友 元C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉34友元函數(shù)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)體中能夠通過對(duì)象名訪問 private 和 protected成員作用：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。訪問對(duì)象中的成員必須通過對(duì)象名。 友 元C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉35例5-6 使用友元函數(shù)計(jì)算兩點(diǎn)距離#include #include class Point /Point類聲明 public:/外部接

18、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, Point &b); private:/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

19、, 6.0); double d=Distance(p1, p2); coutThe distance is dendl; return 0;36C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉37友元類若一個(gè)類為另一個(gè)類的友元，則此類的所有成員都能訪問對(duì)方類的私有成員。聲明語法：將友元類名在另一個(gè)類中使用friend修飾說明。 友 元C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉38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();

20、private: A a; 友 元void B:Set(int i) a.x=i;void B:Display() a.Display();39C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉40友元關(guān)系是單向的如果聲明B類是A類的友元，B類的成員函數(shù)就可以訪問A類的私有和保護(hù)數(shù)據(jù)，但A類的成員函數(shù)卻不能訪問B類的私有、保護(hù)數(shù)據(jù)。C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉41常類型 常類型的對(duì)象必須進(jìn)行初始化，而且不能被更新。常引用：被引用的對(duì)象不能被更新。const 類型說明符 &引用名常對(duì)象：必須進(jìn)行初始化,不能被更新。類名 const 對(duì)象名常數(shù)組：數(shù)組元素不能被更新(下一章介紹)。類型說明符 const 數(shù)組名大小

21、.常指針：指向常量的指針(下一章介紹)。 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉42例5-7常引用作形參#includevoid display(const double& r);int main() double d(9.5); display(d); return 0;void display(const double& r)/常引用作形參，在函數(shù)中不能更新 r所引用的對(duì)象。 coutrendl; 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉43常對(duì)象舉例class A public: A(int i,int j) x=i; y=j; . private: int x,y;A

22、 const a(3,4); /a是常對(duì)象，不能被更新 共享數(shù)據(jù)的保護(hù)C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉44用const修飾的對(duì)象成員常成員函數(shù)使用const關(guān)鍵字說明的函數(shù)。常成員函數(shù)不更新對(duì)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(gè)組成部分，因此在實(shí)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(duì)重載函數(shù)的區(qū)分通過常對(duì)象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)。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(jì)清華大學(xué)鄭莉45例5-8 常成員函數(shù)舉例#includeclass R public: R(int r1, i

23、nt r2)R1=r1;R2=r2; void 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;int main() R a(5,4); a.print(); /調(diào)用void print() const R b(20,52); b.print(); /調(diào)用void print() const46C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉47例5-9 常數(shù)據(jù)成員舉例#includeclass Apublic:A(int i

24、);void print();const int& r;private:const int a;static const int b; /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; int main()/*建立對(duì)象a和b，并以100和0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(duì)象的常數(shù)據(jù)成員賦初值*/ A a1(100),a2(0); a1.print(); a2.print();48C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉49編譯預(yù)處理命令#include 包含指令將一個(gè)源文件嵌入到當(dāng)前源文件中該點(diǎn)處。#include 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文件名首先在當(dāng)前目錄中搜索，若沒有，再按標(biāo)準(zhǔn)方式搜索。#define 宏定義指令定義符號(hào)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。#undef刪除由#define定義的宏，使之不再起作用。C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)鄭莉50條件編譯指令 #if 和 #endif#if 常量表達(dá)式 /當(dāng)“ 常量表達(dá)式”非零時(shí)編譯 程序正文 #endif. 編譯預(yù)處理命令C語言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)