第05章C程序的结构

1、1第第 5 章章 c+程序的结构程序的结构c+语言程序设计c+语言程序设计2本章主要内容本章主要内容l作用域与可见性作用域与可见性l对象的生存期对象的生存期l数据与函数数据与函数l静态成员静态成员l共享数据的保护共享数据的保护l友元友元l编译预处理命令编译预处理命令l多文件结构和工程多文件结构和工程c+语言程序设计3函数原形的作用域函数原形的作用域l函数原型中的参数，其作用域始于函数原型中的参数，其作用域始于(，结束于，结束于)。l例如，设有下列原型声明：例如，设有下列原型声明：double area(double radius);radius 的作用域仅在于此，不能用于程序正文其它地方，因而

2、可有可无。作用域与可见性c+语言程序设计4块作用域块作用域l在块中声明的标识符，其作用域自声明处在块中声明的标识符，其作用域自声明处起，限于块中，例如：起，限于块中，例如：void fun(int a) int b(a); cinb; if (b0) int c; . c的作用域b的作用域作用域与可见性c+语言程序设计5类作用域类作用域l类作用域作用于类作用域作用于特定的成员名特定的成员名。l类类x的成员的成员m具有类作用域具有类作用域，对对m的访问方的访问方式如下：式如下： 如果在x的成员函数中没有声明同名的局部作用域标识符，那么在该函数内可以访问成员m。 通过表达式x.m或者x:m访问。

3、通过表达式prt-m作用域与可见性c+语言程序设计6文件作用域文件作用域l不在前述各个作用域中出现的声明，不在前述各个作用域中出现的声明，具有文件作用域，这样声明的标识符具有文件作用域，这样声明的标识符的作用域的作用域开始于声明点，结束于文件开始于声明点，结束于文件尾尾。作用域与可见性c+语言程序设计7可见性可见性l可见性是从对可见性是从对标识符的引用标识符的引用的角度来谈的角度来谈的概念的概念l可见性表示从可见性表示从内层作用域向外层作用域内层作用域向外层作用域“看看”时时能看见什么。能看见什么。l如果标识在某处可见，则就可以在该处如果标识在某处可见，则就可以在该处引用此标识符。引用此标识符

4、。块作用域类作用域文件作用域作用域与可见性c+语言程序设计8可见性可见性l标识符标识符应声明在先，引用在后应声明在先，引用在后。l如果某个标识符在如果某个标识符在外层中声明外层中声明，且在内层中，且在内层中没有同一标识符的声明，则该标识符在没有同一标识符的声明，则该标识符在内层内层可见可见。l对于两个嵌套的作用域，如果在内层作用域对于两个嵌套的作用域，如果在内层作用域内声明了与外层作用域中内声明了与外层作用域中同名的标识符同名的标识符，则，则外层作用域的标识符在外层作用域的标识符在内层不可见内层不可见。作用域与可见性c+语言程序设计9同一作用域中的同名标识符同一作用域中的同名标识符l在在同一作

5、用域内同一作用域内的对象名、函数名、的对象名、函数名、枚举常量名会隐藏同名的类名或枚举枚举常量名会隐藏同名的类名或枚举类型名。类型名。l重载的函数重载的函数可以有相同的函数名。可以有相同的函数名。作用域与可见性c+语言程序设计10#includeusing namespace std;int i; /文件作用域int main() i=5; int i; /块作用域 i=7; couti=iendl; /输出7 couti=i; /输出5 return 0;作用域与可见性例例 5.1c+语言程序设计11对象的生存期对象的生存期对象从产生到结束的这段时间就是对象从产生到结束的这段时间就是它的它的

6、生存期生存期。在对象生存期内，对象将保持它的在对象生存期内，对象将保持它的值，直到被更新为止。值，直到被更新为止。c+语言程序设计12静态生存期静态生存期l这种生存期与这种生存期与程序的运行期程序的运行期相同。相同。l在在文件作用域文件作用域中声明的对象具有这种中声明的对象具有这种生存期。生存期。l在在函数内部函数内部声明静态生存期对象，要声明静态生存期对象，要冠以关键字冠以关键字static 。 如：如：static int k;对象的生存期c+语言程序设计13#includeusing namespace std;int i=5; /文件作用域int main() couti=iendl;

7、 return 0;i 具有静态生存期对象的生存期例例c+语言程序设计14动态生存期动态生存期l块作用域块作用域中声明的，没有用中声明的，没有用static修修饰的对象是饰的对象是动态生存期的对象动态生存期的对象（习惯（习惯称称局部生存期对象局部生存期对象）。）。l开始于程序执行到开始于程序执行到声明点声明点时，结束于时，结束于命名该标识符的命名该标识符的作用域结束处作用域结束处。对象的生存期c+语言程序设计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;运行结果：i=6, a=2i=6, a=3i是动态生存期a是静态生存期对象的生存期例例c+语言程序设计16例例5-2 变量的生存期与可见性变量的生存期与可见性#includeusing namespace std;int i=1; / i 为全局变量，具有静态生存期。为全局变量，具有静态生存期。void main(void) static int a; / 静态局部变量，有全局寿命，局部可见。静态局部变量，有全局寿命，局部可见。 int b=-10; / b, c为局部变量，具有动态生存期。为局部变量，具有动态生存期。 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(); 对象的生存期void other(void) static int a=2; static int b; / a,b为静态局部变量，具有全局寿命，局部可见。为静态局部变量，具有全局寿命，局部可见。 /只第一次进入函数时被初始化。只第一次进入函数时被初始化。 int c=10; / c为局部变量，具有动态生存期，为局部

10、变量，具有动态生存期， /每次进入函数时都初始化。每次进入函数时都初始化。 a=a+2; i=i+32; c=c+5; cout-other-n; cout i: i a: a b: b c: cendl; b=a;17运行结果：运行结果：-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+语言程序设计19例例5-3具有静态、动态生存期对象的时钟程序具有静态、动态生存期对象的时钟程序#includeusing

11、namespace std;class clock /时钟类声明时钟类声明public:/外部接口外部接口clock();void settime(int newh, int newm, int news); /三个形参均具有函数原型作用域三个形参均具有函数原型作用域void showtime();clock()private:/私有数据成员私有数据成员int hour,minute,second;对象的生存期/时钟类成员函数实现时钟类成员函数实现clock:clock()/构造函数构造函数 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;/声明对象声明对象globclock， /具有静态生存期，文件作用域具有静态生存期，文件作用域void main() /主函数主函数coutfirst time output:endl;/引用具有文件作用域的对象：引用具有文件作用域的对象：globclock.showtime(); /对象的成员函数具有类作用域对象的成员函数具有类作用域globclo

13、ck.settime(8,30,30);clock myclock(globclock); /声明具有块作用域的对象声明具有块作用域的对象myclockcoutsecond time output:endl;myclock.showtime(); /引用具有块作用域的对象引用具有块作用域的对象21程序的运行结果为：程序的运行结果为：first time output:0:0:0second time output:8:30:3022c+语言程序设计23数据与函数数据与函数l数据存储在数据存储在局部对象局部对象中，通过中，通过参数传递参数传递实实现现共享共享函数间的参数传递。函数间的参数传递。l

14、数据存储在数据存储在全局对象全局对象中。中。l将数据和使用数据的函数将数据和使用数据的函数封装封装在类中。在类中。 类内：共享类内：共享 类外：隐藏类外：隐藏数据与函数c+语言程序设计24使用全局对象使用全局对象#includeusing namespace std;int global;void f() global=5;void g() coutglobalendl;int main() f(); g(); /输出输出“5” return 0;数据与函数c+语言程序设计25将函数与数据封装将函数与数据封装#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;数据与函数c+语言程序设计26静态成员静态成员l静态数据成员静态数据成员 用关键字static声明 该类的所有对象维护该成员的同一个拷贝 必须在类外定义和初始化，用(:)来指明所属的类。类名:标识符l静态成员函数静态成员函数 类外代码可以使用类

16、名和作用域操作符来调用静态成员函数。 静态成员函数只能引用属于该类的静态数据成员或静态成员函数。静态成员c+语言程序设计27例例5-4 具有静态数据成员的具有静态数据成员的 point类类#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;静态成员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+语言程序设计29静态成员函数举例静态成员函数举例#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;静态成员c+语言程序设计30静态成员函数举例静态成员函数举例class a public: static void f(a a); private: int x;void a:f(a a) coutx; /对对x的引用是的引用是错

19、误错误的的 couta.x; /正确正确静态成员c+语言程序设计31具有静态数据、函数成员的具有静态数据、函数成员的 point类类#include using namespace std;class point /point类声明类声明public:/外部接口外部接口point(int xx=0, int yy=0) x=xx;y=yy;countp+;point(point &p); /拷贝构造函数拷贝构造函数int getx() return x;int gety() return y;static void getc() cout object id=countpendl;privat

20、e:/私有数据成员私有数据成员int x,y;static int countp;静态成员point:point(point &p) x=p.x;y=p.y;countp+;int point:countp=0;void main() /主函数实现主函数实现 point a(4,5);/声明对象声明对象acoutpoint a,a.getx(),a.gety();a.getc(); /输出对象号，对象名引用输出对象号，对象名引用point b(a);/声明对象声明对象bcoutpoint b,b.getx(),b.gety();point:getc();/输出对象号，类名引用输出对象号，类名引

21、用32c+语言程序设计33友元友元l友元关系友元关系提供了不同类或对象的成员提供了不同类或对象的成员函数、类的成员函数与一般函数之间函数、类的成员函数与一般函数之间进行数据共享的机制。进行数据共享的机制。l友元关系友元关系就是一个主动声明哪些其他就是一个主动声明哪些其他类或函数是它的类或函数是它的朋友朋友，进而为它们提，进而为它们提供对本类的供对本类的访问特许访问特许。l通过将一个模块声明为另一个模块的通过将一个模块声明为另一个模块的友元友元，一个模块能够引用到另一个模，一个模块能够引用到另一个模块中本是被隐藏的信息。块中本是被隐藏的信息。 友 元c+语言程序设计34友元友元l友元是友元是c+

22、提供的一种提供的一种破坏破坏数据封装和数据数据封装和数据隐藏的机制。隐藏的机制。l用关键字用关键字friend将其他函数或类声明将其他函数或类声明友元友元。l如果友元是一般函数或类的成员函数，称如果友元是一般函数或类的成员函数，称为为友元函数。友元函数。l如果友元是一个类，则称为如果友元是一个类，则称为友元类友元类。l为了确保数据的完整性，及数据封装与隐为了确保数据的完整性，及数据封装与隐藏的原则，建议尽量不使用或少使用友元。藏的原则，建议尽量不使用或少使用友元。或者用其他手段保证封装性。或者用其他手段保证封装性。 友 元c+语言程序设计35友元函数友元函数l在类声明中由关键字在类声明中由关键

23、字friend修饰说明的修饰说明的非成员函数，非成员函数，在它的函数体中能够通在它的函数体中能够通过对象名访问过对象名访问 private 和和 protected成成员，就象成员函数一样。员，就象成员函数一样。l作用：增加灵活性，使程序员可以在作用：增加灵活性，使程序员可以在封装和快速性方面做合理选择。封装和快速性方面做合理选择。l访问对象中的成员访问对象中的成员必须通过必须通过对象名对象名。 友 元c+语言程序设计36友元函数友元函数 友 元l友元函数注意点：友元函数注意点：l 1. 友元函数不是类的成员函数，在函数体中访友元函数不是类的成员函数，在函数体中访问对象的成员，必须用对象名加运

24、算符问对象的成员，必须用对象名加运算符“.”加对象加对象成员名。这一点和一般函数一样。但友元函数可成员名。这一点和一般函数一样。但友元函数可以以访问访问类中的类中的所有成员所有成员（公有的、私有的、保护（公有的、私有的、保护的），一般函数只能访问类中的共有成员。的），一般函数只能访问类中的共有成员。l 2. 友元函数不受类中的访问权限关键字限制，友元函数不受类中的访问权限关键字限制，可以把它放在类的公有、私有、保护部分，但结可以把它放在类的公有、私有、保护部分，但结果一样。果一样。l 3. 某类的友元函数的作用域并非该类作用域。某类的友元函数的作用域并非该类作用域。如果该友元函数是另一类的成员

25、函数，则其作用如果该友元函数是另一类的成员函数，则其作用域为另一类的作用域，否则与一般函数相同。域为另一类的作用域，否则与一般函数相同。 c+语言程序设计37例例5-6 使用友元函数计算两点距离使用友元函数计算两点距离#include #include using namespace std;class point /point类声明类声明 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:/私有数据成员私有数据成员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+语言程序设计39友元类友元类l若一个类为另一个类的友元，则此类若一个类为另一个类的友元，则此类的

27、的所有成员所有成员都能都能访问访问对方类的私有成对方类的私有成员员。l声明语法：将友元类名在另一个类中声明语法：将友元类名在另一个类中使用使用friend修饰说明。修饰说明。 友 元c+语言程序设计40友元类举例友元类举例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+语言程序设计42友元关系是单向的友元关系是单向的如果声明如果声明b类是类是a类的友元，类的友元，b类的类的成员函数就可以访问成员函数就可以访问a类的私有和保护类的私有和保护数据，但数据，但a类的成员函数却不能访问类的成员函数却不能访问b类的私有、保护数据。类的私有、保护数据。c+语言程序设计43常类型常类型 常类型的对象必须进行初始化，而且不能常类型的对象必须进行初始化，而且不能被更新。被更新。l常引用：被引用的对象不能被更新。常引用：被引用的对象不能被更新。const 类型说明符 &引用名l常对象：常对象：必须进行初始化必须进行初始化, ,不能被更新。不能被更新。类名 cons

29、t 对象名l常数组：数组元素不能被更新常数组：数组元素不能被更新( (下一章介绍下一章介绍) )。类型说明符 const 数组名大小.l常指针：指向常量的指针常指针：指向常量的指针( (下一章介绍下一章介绍) )。 共享数据的保护c+语言程序设计44例例5-7常引用做形参常引用做形参#includeusing namespace std;void display(const double& r);int main() double d(9.5); display(d); return 0;void display(const double& r)/常引用做形参，在函数中不能更新常引用做形参，在

30、函数中不能更新 r所引用的对象。所引用的对象。 coutrendl; 共享数据的保护c+语言程序设计45常对象举例常对象举例class a public: a(int i,int j) x=i; y=j; . private: int x,y;a const a(3,4); /a是常对象，不能被更新是常对象，不能被更新 共享数据的保护c+语言程序设计46用用const修饰的类成员修饰的类成员l常成员函数常成员函数 使用const关键字说明的函数。 常成员函数不更新对象的数据成员。 常成员函数说明格式：类型说明符 函数名（参数表）const;const是函数类型的一个组成部分，因此在实现部分也要

31、带const关键字。const关键字可以被用于区分函数的重载。l常对象只能调用它的常对象只能调用它的常成员函数常成员函数。l常数据成员常数据成员 使用const说明的数据成员。 共享数据的保护c+语言程序设计47例例5-8 常成员函数举例常成员函数举例#includeusing namespace std;class r public: r(int r1, int r2)r1=r1;r2=r2; void print(); void print() const; /对对print的重载的重载 private: int r1,r2; 共享数据的保护void r:print() coutr1:r2

32、endl;void r:print() const coutr1;r2endl;void main() r a(5,4); a.print(); /调用调用void print() const r b(20,52); b.print(); /调用调用void print() const46c+语言程序设计49例例5-9 常数据成员举例常数据成员举例#includeusing namespace std;class apublic:a(int i);void print();const int& r;private:const int a;static const int b; /静态常数据成员

33、静态常数据成员; 共享数据的保护const int a:b=10; a:a(int i):a(i),r(a) void a:print() couta:b:rendl; void main()/*建立对象建立对象a和和b，并以，并以100和和0作为初值，分别调用构造作为初值，分别调用构造函数，通过构造函数的初始化列表给对象的常数据成函数，通过构造函数的初始化列表给对象的常数据成员赋初值员赋初值*/ a a1(100),a2(0); a1.print(); a2.print();48c+语言程序设计51多文件结构多文件结构l单一源程序文件文件结构单一源程序文件文件结构 类的定义 类的成员实现 主

34、函数l规模较大的项目结构规模较大的项目结构 多个源程序文件文件组成，每个文件称为一个编译单元。 将类的定义写在头文件中 一个项目至少分为三个文件： 类定义文件（*.h文件）类实现文件（*.cpp文件）类的使用文件（*.cpp,主函数文件）c+语言程序设计52编译预处理命令编译预处理命令l#include 包含指令包含指令 将一个源文件嵌入到当前源文件中该点处。 #include l按标准方式搜索，文件位于c+系统目录的include子目录下。用于系统提供的标准文件 #include文件名l首先在当前目录中搜索，若没有，再按标准方式搜索。用于用户自己编写的文件l#define 宏定义指令宏定义指令 定义符号常量，很多情况下已