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1、-1-,C++ProgrammingLanguage,Dr.ZhengXiaojuanAssociateProfessorSoftwareCollegeofNortheastNormalUniversityOctober.2008,-2-,第五章程序結(jié)構(gòu),-3-,本章內(nèi)容,作用域與可見(jiàn)性生存期局部對(duì)象和全局對(duì)象靜態(tài)成員友元常類型編譯預(yù)處理,-4-,類本身可被定義在三種作用域內(nèi)：1.全局作用域。全局類，絕大多數(shù)的C++類是定義在該作用域中，我們?cè)谇懊娑x的所有類都是在全局作用域中。2.在另一個(gè)類的作用域中。嵌套類，即一個(gè)類包含在另一個(gè)類中。3.在一個(gè)塊的局部作用域中。局部類，該類完全被塊包含。,

2、1作用域與可見(jiàn)性,-5-,2生存期,2.1靜態(tài)生存期1.定義：與程序的運(yùn)行期相同。靜態(tài)生存期的變量程序開(kāi)始運(yùn)行就存在，直到程序運(yùn)行結(jié)束生存期結(jié)束。具有文件作用域的變量具有靜態(tài)生存期。2.語(yǔ)法聲明：static。例如，staticintk；3.分配空間：在固定的數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)分配空間。4.初始化：如果具有靜態(tài)生存期的變量未初始化，則自動(dòng)初始化為0。5.靜態(tài)變量種類：全局變量、靜態(tài)局部變量。,-6-,運(yùn)行時(shí)的存儲(chǔ)空間結(jié)構(gòu),目標(biāo)代碼空間,寄存器空間,靜態(tài)區(qū)空間,堆區(qū)空間棧區(qū)空間,,,,,,,,最大地址,最小地址,,,,,-7-,2.2局部生存期1.定義：在塊作用域中聲明的變量具有局部生存期。此生存期誕生

3、于聲明點(diǎn)，而終止于其作用域的結(jié)束處。2.局部變量種類：具有局部生存期的變量，具有塊作用域。塊作用域內(nèi)靜態(tài)變量，具有靜態(tài)生存期。例如：voidmain()staticintk；//...,,-8-,2.3動(dòng)態(tài)生存期定義：由程序中特定的函數(shù)(malloc()和free())調(diào)用或由操作符（new和delete）創(chuàng)建和釋放。具有動(dòng)態(tài)生存期的變量在內(nèi)存的堆區(qū)分配空間。,-9-,#includeclassClockprivate:intHour,Minute,Second;public:Clock()Hour=0;Minute=0;Second=0;,3局部對(duì)象和全局對(duì)象,-10-,voidSetTim

4、e(intNewH,intNewM,intNewS);voidShowTime();Clock();voidClock::SetTime(intNewH,intNewM,intNewS)Hour=NewH;Minute=NewM;Second=NewS;voidClock::ShowTime()cout<

5、kmyclock(globClock);cout<

6、tmain()cout<

7、變量，有全局壽命，局部可見(jiàn)。intb=-10;//b,c為局部變量，具有動(dòng)態(tài)生存期。intc=0;voidother(void);cout<<---MAIN---n;cout<

8、化。intc=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<

9、態(tài)成員,-19-,4.1靜態(tài)數(shù)據(jù)成員類的普通數(shù)據(jù)成員:類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員:,在類的每一個(gè)對(duì)象中都擁有一個(gè)拷貝，每個(gè)對(duì)象的同名數(shù)據(jù)成員可以分別存儲(chǔ)不同的數(shù)值，這也是每個(gè)對(duì)象擁有自身特征的保證。,是類的數(shù)據(jù)成員的一種特例。每個(gè)類只有一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員拷貝，它由該類的所有對(duì)象共同維護(hù)和使用，從而實(shí)現(xiàn)了同一個(gè)類的不同對(duì)象之間的數(shù)據(jù)共享。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員具有靜態(tài)生存期。,,-20-,2.應(yīng)用要點(diǎn)：(1)聲明：加static關(guān)鍵字說(shuō)明。例如：staticintn(2)初始化：在定義時(shí)初始化，且必須在類和所有的成員函數(shù)之外，與全局變量初始化的方法一樣。不能在構(gòu)造函數(shù)中初始化。因?yàn)殪o態(tài)數(shù)據(jù)成員在構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用之前就已

10、經(jīng)存在了。形式：::=例如：intpoint::n=0;(3)引用：靜態(tài)數(shù)據(jù)成員屬于類，而不屬于任何一個(gè)對(duì)象，所以，在類外通過(guò)類名對(duì)它進(jìn)行引用。一般形式如下：::;,-21-,(4)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員訪問(wèn)控制限制:private/protected:只能在類內(nèi)通過(guò)公有的靜態(tài)成員函數(shù)訪問(wèn)，在類外無(wú)法引用。public:可以采用“類名::成員名”或“對(duì)象名.成員名”訪問(wèn)。,,-22-,【例4】含有靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。#includeclassTestprivate:intk;public:staticintn;Test(intkk)k=kk;n++;voidDisplay()cout<

11、k<

12、idmain()Testt1(10),t2(20);t1.Display();t2.Display();Test::n++;t2.Display();程序運(yùn)行結(jié)果?,-25-,4.2靜態(tài)函數(shù)成員1.定義:使用static關(guān)鍵字聲明的函數(shù)成員。同靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣，靜態(tài)函數(shù)成員也屬于整個(gè)類，由同一個(gè)類的所有對(duì)象共同維護(hù)，為這些對(duì)象所共享。2.靜態(tài)成員函數(shù)如何訪問(wèn)成員數(shù)據(jù):靜態(tài)的成員函數(shù)沒(méi)有this指針(1)訪問(wèn)靜態(tài)成員數(shù)據(jù)，可以直接使用其變量名來(lái)訪問(wèn)；(2)訪問(wèn)非靜態(tài)成員數(shù)據(jù)，需要使用“對(duì)象名.成員名”；3.公有的、靜態(tài)的成員函數(shù)在類外的調(diào)用方式：類名::成員函數(shù)名(實(shí)參表)4.允許用對(duì)象調(diào)用靜態(tài)

13、的成員函數(shù)。,-26-,【例5】使用靜態(tài)函數(shù)成員。#includeclassMpublic:M(inta)A=a;B+=a;staticvoidf1(Mm);private:intA;staticintB;;,voidM::f1(Mm)cout<<“A=“<

14、te:intx;public:staticvoidf(Aa);;voidA::f(Aa)cout<

15、t_x()<<,<

16、非成員函數(shù)對(duì)它訪問(wèn)，但在某些場(chǎng)合下，非成員函數(shù)體中需要通過(guò)對(duì)象名訪問(wèn)private成員，這可以通過(guò)友元函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）有些函數(shù)需要放在外面或者類設(shè)計(jì)完后補(bǔ)充的，而不能成為成員函數(shù)，但是又需要訪問(wèn)類中的私有成員。3.作用：實(shí)現(xiàn)直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)。,-31-,5.1友元函數(shù)1.定義：如果友元是普通函數(shù)或類的成員函數(shù)，則稱為友元函數(shù)。友元函數(shù)是在類聲明中由關(guān)鍵字friend修飾的非成員函數(shù)。2.語(yǔ)法：（1）普通函數(shù)聲明為友元函數(shù)的形式：friend(參數(shù)表)（2）成員函數(shù)聲明為友元函數(shù)的形式：friend::(參數(shù)表),-32-,3.應(yīng)用要點(diǎn)：（1）友元函數(shù)的聲明可以在類聲明中的任何位置，既可在publ

17、ic區(qū)，也可在protected區(qū)，意義完全一樣。（2）友元函數(shù)的定義一般放在類的外部，最好與類的其它成員函數(shù)定義放在一起。如果是普通函數(shù)作為友元，也可以放在類中。（3）友元函數(shù)不是本類的成員函數(shù)，但是它可以通過(guò)對(duì)象名訪問(wèn)類的所有成員，包括私有和保護(hù)成員。（4）要慎用友元。,-33-,【例】普通函數(shù)作友元函數(shù)。#include#includeclasspointprivate:doublex,y;public:point(doublexx=0,doubleyy=0)x=xx;y=yy;doubleget_x()returnx;doubleget_y()returny;frienddoubled

18、istance(point,-34-,doubledistance(point,-35-,【例】成員函數(shù)作友元函數(shù)。#include#includeclasspoint;//前向聲明point類classApublic:doubledistance(point,-36-,public:point(doublexx=0,doubleyy=0)x=xx;y=yy;doubleget_x()returnx;doubleget_y()returny;frienddoubleA::distance(point,-37-,voidmain()pointmyp1(1,1),myp2(4,5);Aobj;//

19、聲明一個(gè)A類的對(duì)象cout<

20、便性折中,,,,-39-,5.2友元類1.如果友元是一個(gè)類，則稱為友元類。2.語(yǔ)法聲明形式：friendclass3.應(yīng)用要點(diǎn)：（1）友元類的聲明同樣可以在類聲明中的任何位置。（2）友元類的所有成員函數(shù)都成為友元函數(shù)。例如，若A類為B類的友元類，則A類的所有成員函數(shù)都是B類的友元函數(shù)，都可以訪問(wèn)B類的私有和保護(hù)成員。,-40-,用友元類的方法重做例8。#include#includeclasspoint;//前向聲明point類classApublic:doubledistance(pointclasspoint,-41-,private:doublex,y;public:point(doub

21、lexx=0,doubleyy=0)x=xx;y=yy;doubleget_x()returnx;doubleget_y()returny;friendclassA;//A類為友元類;doubleA::distance(point,-42-,voidmain()pointmyp1(1,1),myp2(4,5);Aobj;//必須聲明一個(gè)A類的對(duì)象cout<

22、類是B類的友元，C類和A類之間如果沒(méi)有聲明，就沒(méi)有任何友元關(guān)系，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。友無(wú)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(wèn)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(wèn)B類的私有和保護(hù)數(shù)據(jù)。,-44-,1.功能：類型修飾符，左結(jié)合。用來(lái)凍結(jié)一個(gè)變量的值，使其值在程序中不能被進(jìn)一步改變（置成只讀屬性，即變?yōu)槌Ａ浚?.定義：const類型定義符變量名=初值；(當(dāng)T是一個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型時(shí)Tconst=constT)例如：constintsumValue=10;(或intconstsumValue=10;)3.應(yīng)用要點(diǎn)：（1）替代C中的預(yù)處理命令#define,但比它更加

23、語(yǔ)義精確，因?yàn)?define無(wú)法反映常量的數(shù)據(jù)類型。如：#definesumValue=10//此時(shí)的sumValue是char型還是int型,6常類型(const),-45-,(2)對(duì)變量經(jīng)const修飾后,必須給變量賦初值(但函數(shù)的形參不需賦初值），一經(jīng)const修飾后便不能修改此變量之值constintsumValue=10;sumValue=0;//錯(cuò)誤voidDisplay(constint*a,intn)cout<

24、向常對(duì)象的指針變量：constint*p=p0=2.,constint*pint*constp=,,-47-,（）C++視const修飾的符號(hào)名為常量特性，因而它可以用于任何可能出現(xiàn)數(shù)字常量的場(chǎng)合（如數(shù)組的大小的說(shuō)明等）.constintArraySize=10;chararrayArraySize;（）由于C++視const修飾的符號(hào)名為常量特性，因而并不對(duì)它實(shí)際分配內(nèi)存空間constintsumValue=10;//不實(shí)際分配內(nèi)存空間intsumValue=10;//實(shí)際分配內(nèi)存空間（兩個(gè)字節(jié)）（）#define所定義的符號(hào)名為全局性常量，因而在整個(gè)程序中應(yīng)保持唯一性；而const可以說(shuō)明

25、一個(gè)局部或全局性同名常量（據(jù)此可以改變const符號(hào)名之值）,-48-,#defineMin1constintMax=100voidmain(void)#defineMin2//錯(cuò)誤，不能再定義同名常量constintMax=200//可以再定義同名局部常量,-49-,7.1常引用定義：使用const關(guān)鍵字聲明的引用稱為常引用。常引用所引用的對(duì)象不能被更新。語(yǔ)法：常引用的聲明形式：constconstint這段程序編譯時(shí)有兩個(gè)錯(cuò)誤：errorC2530:m:referencesmustbeinitializederrorC2166:l-valuespecifiesconstobject,-51

26、-,將上述程序稍作修改，#includevoidmain()intn=5;constint這時(shí)，程序運(yùn)行結(jié)果為m=5,-52-,【例10】常引用作形參。#includevoiddisplay(constdoubleerrorC2166:l-valuespecifiesconstobject,常引用做形參時(shí)，函數(shù)不能更新r所引用的對(duì)象，因此，對(duì)應(yīng)的實(shí)參就不會(huì)被破壞。,-53-,7.2常對(duì)象定義：使用const關(guān)鍵字聲明的對(duì)象稱為常對(duì)象。語(yǔ)法：常對(duì)象的聲明形式：const或const聲明常對(duì)象的同時(shí)，也要進(jìn)行初始化，而且該對(duì)象以后不能再被更新。classAprivate:intx,y;,-54-,

27、public:A(inti=0,intj=0)x=i;y=j;//...;Acobj1;Aconstcobj2(3,4);cobj1.print();cobj2.print();X//...errorC2662:print:cannotconvertthispointerfromconstclassAtoclassA3目的：const成員函數(shù)表示該成員函數(shù)只能讀類數(shù)據(jù)成員，而不能修改類成員數(shù)據(jù)。即在不改變對(duì)象的成員函數(shù)的函數(shù)原型中加上const說(shuō)明。可提高程序的可讀性。還能提高程序的可靠性，已定義成const的成員函數(shù)，一旦企圖修改數(shù)據(jù)成員的值，則編譯器按錯(cuò)誤處理。4應(yīng)用要點(diǎn)：const是加在

28、函數(shù)聲明后面的類型修飾符，它是函數(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。,如果將const放在函數(shù)聲明前意味著函數(shù)的返回值是常量，意義完全不同。,-56-,const關(guān)鍵字可以被用于對(duì)重載函數(shù)的區(qū)分。例如，可以在類中這樣聲明：voidfun();voidfun()const;常成員函數(shù)不能更新對(duì)象的數(shù)據(jù)成員，也不能調(diào)用該類中沒(méi)有用const修飾的成員函數(shù)。如果將一個(gè)對(duì)象說(shuō)明為常對(duì)象，則通過(guò)該對(duì)象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)，而不能調(diào)用其它成員函數(shù)。在C++中，const對(duì)象只能調(diào)用const成員函數(shù),-57-,【例11】常成員函數(shù)。#includeclassAprivate:i

29、ntx,y;public:A(inti=0,intj=0)x=i;y=j;voidfun()//成員函數(shù)cout<<成員函數(shù)：x=<

30、常數(shù)據(jù)成員1.定義：使用關(guān)鍵字const說(shuō)明的數(shù)據(jù)成員。包括常引用、常對(duì)象等，常數(shù)據(jù)成員不能被更新.2.初始化：用成員初始化列表的方式通過(guò)構(gòu)造函數(shù)對(duì)該數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化。,-60-,【例12】常數(shù)據(jù)成員。#includeclassAprivate:constintx;//常數(shù)據(jù)成員staticconstinty;//靜態(tài)常數(shù)據(jù)成員public:constint//常引用,本程序有三個(gè)常數(shù)據(jù)成員,-61-,A(inti):x(i),r(x)//常數(shù)據(jù)成員通過(guò)初始化列表獲得初值voidfun()cout<

31、靜態(tài)常數(shù)據(jù)成員的初始化voidmain()Aobj1(1),obj2(2);obj1.fun();obj2.fun();,程序運(yùn)行結(jié)果為：x=1,y=5,r=1x=2,y=5,r=2,-62-,編譯預(yù)處理,1.定義：預(yù)處理程序又稱為預(yù)處理器，它包含在編譯器中。預(yù)處理程序提供了一組編譯預(yù)處理指令和預(yù)處理操作符。編譯器在對(duì)源程序進(jìn)行編譯之前，首先要由預(yù)處理程序?qū)Τ绦蛭谋具M(jìn)行預(yù)處理，然后編譯器接受預(yù)處理程序的輸出，并將源代碼轉(zhuǎn)化成用機(jī)器語(yǔ)言編寫的目標(biāo)文件。預(yù)處理指令實(shí)際上不是C++語(yǔ)言的一部分，它只是用來(lái)擴(kuò)充C++程序設(shè)計(jì)的環(huán)境。,-63-,需預(yù)處理的源程序,,預(yù)處理器,,源程序,,編譯程序,,目標(biāo)

32、匯編程序,,匯編程序,,可重定位的目標(biāo)代碼,,連接/裝配程序,,絕對(duì)目標(biāo)代碼,高級(jí)語(yǔ)言程序到可執(zhí)行代碼的轉(zhuǎn)換過(guò)程,-64-,2.使用預(yù)處理指令需要注意以下幾點(diǎn)：所有的預(yù)處理指令在程序中都是以“#”來(lái)引導(dǎo)。每一條預(yù)處理指令單獨(dú)占用一行，不需要用分號(hào)結(jié)束。預(yù)處理指令可以根據(jù)需要出現(xiàn)在程序中的任何位置。3.預(yù)處理指令：,-65-,（1）#include指令1）定義：#include指令也稱文件包含指令，其作用是將另一個(gè)源文件嵌入到當(dāng)前源文件中該點(diǎn)處。2）語(yǔ)法及功能：格式1:#include功能：按標(biāo)準(zhǔn)方式搜索C++系統(tǒng)目錄下的include子目錄。格式2：#include“文件名”功能：首先在當(dāng)前目

33、錄中搜索，若沒(méi)有，再按標(biāo)準(zhǔn)方式搜索。,-66-,（2）#define和#undef指令1）定義：C，#define符號(hào)常量帶參數(shù)的宏。#definePI3.14//定義了一個(gè)符號(hào)常量PI#defineMAX(a,b)((a)(b)?(a):(b))//定義一個(gè)帶參數(shù)的宏MAX(a,b)仍可這樣定義被const替代inline內(nèi)嵌函數(shù)#undef的作用是刪除由#define定義的宏，使之不再起作用。,,,C++,,,-67-,（3）條件編譯指令1）定義：限定程序中的某些內(nèi)容要在滿足一定條件的情況下才參與編譯。利用條件編譯可以使同一個(gè)源程序在不同的編譯條件下產(chǎn)生不同的目標(biāo)代碼。2）語(yǔ)法：形式1：#

34、ifdef標(biāo)識(shí)符程序段1#else程序段2#endif,如果“標(biāo)識(shí)符”已經(jīng)定義過(guò)，則編譯程序段1，否則編譯程序段2；如果沒(méi)有程序段2，則#else可以省略。,-68-,形式2：#ifndef標(biāo)識(shí)符程序段1#else程序段2#endif例:#ifndefMYHEAD_H#defineMYHEAD_H#endif本段代碼能夠保證符號(hào)MYHEAD_H只有一次定義。,如果“標(biāo)識(shí)符”未被定義過(guò)，則編譯程序段1，否則編譯程序段2；如果沒(méi)有程序段2，則#else可以省略。,-69-,由于文件包含指令可以嵌套使用，在設(shè)計(jì)程序時(shí)要避免多次重復(fù)包含統(tǒng)一個(gè)頭文件，否則會(huì)引起變量及類的重復(fù)定義。,//main.cpp#include“file1.h”#include“file2.h”intmain()//file1.h#include“head.h”//file2.h#include“head.h”//head.hclasspoint,//head.h#ifndefHEAD_H#defineHEAD_HClassPoint#enddif,