第五章 多文件結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)的共享與保護(hù)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5-1-1標(biāo)識(shí)符作用域1．函數(shù)原型作用域例如，以下函數(shù)原型編譯器認(rèn)為是相同的：

doublefunPrototype(double,double); doublefunPrototype(doublea,doubleb); doublefunPrototype(doublex,doubley);函數(shù)原型形式參數(shù)表中的標(biāo)識(shí)符具有函數(shù)原型作用域

作用域指標(biāo)識(shí)符能夠被使用的范圍。只有在作用域內(nèi)標(biāo)識(shí)符才可以被訪問（稱為可見）。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：doubleArea(doubleradius);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。2．塊作用域在語句塊中聲明的標(biāo)識(shí)符具有塊作用域//例

不同作用域的同名變量#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inta=1; //外層的a{inta=1; //內(nèi)層的aa++;cout<<"insidea="<<a<<endl;} //內(nèi)層的a作用域結(jié)束cout<<"outsidea="<<

a

<<endl;} //外層的a作用域結(jié)束2．塊作用域在語句塊中聲明的標(biāo)識(shí)符具有塊作用域//例3-25不同作用域的同名變量#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){int

a

=1; //外層的a{int

a

=1;

//內(nèi)層的a

a

++;cout<<"insidea="<<

a

<<endl;} //內(nèi)層的a作用域結(jié)束cout<<"outsidea="<<

a

<<endl;} //外層的a作用域結(jié)束insidea=2outsidea=1內(nèi)層的a覆蓋了外層的a3．函數(shù)作用域語句標(biāo)號(hào)（后面帶冒號(hào)的標(biāo)識(shí)符）是惟一具有函數(shù)作用域的標(biāo)識(shí)符語句標(biāo)號(hào)用于switch結(jié)構(gòu)中的case標(biāo)號(hào)，goto語句轉(zhuǎn)向入口的語句標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào)可以在函數(shù)體中任何地方使用，但不能在函數(shù)體外引用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->M4．類作用域5．文件作用域任何在函數(shù)之外聲明的標(biāo)識(shí)符具有文件作用域這種標(biāo)識(shí)符從聲明處起至文件尾的任何函數(shù)都可見//例

使用文件作用域變量#include<iostream>usingnamespacestd;inta=1,b=1;voidf1(intx){a=x*x;b=a*x;}intc;voidf2(intx,inty){a=x>y?x:y;b=x<y?x:y;c=x+y;}intmain(){f1(4); cout<<"callfunctionf1:\n";cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<endl;f2(10,23);cout<<"callfunctionf2:\n";cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<",c="<<c<<endl;}//例

使用文件作用域變量#include<iostream>usingnamespacestd;inta

=1,

b

=1;

voidf1(intx) {a=x*x;

b=a*x;}intc; voidf2(intx,inty) {a=x>y?x:y;b=x<y?x:y;

c=x+y;}intmain(){f1(4); cout<<"callfunctionf1:\n";cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<endl;f2(10,23);cout<<"callfunctionf2:\n";cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<",c="<<c<<endl;}//

a,b的作用域從這里開始//f1函數(shù)可以訪問a,b//f2函數(shù)可以訪問a,b//main函數(shù)可以訪問a,b//例

使用文件作用域變量#include<iostream>usingnamespacestd;inta

=1,

b

=1;

voidf1(intx) {a=x*x;

b=a*x;}intc; voidf2(intx,inty) {a=x>y?x:y;b=x<y?x:y;

c=x+y;}intmain(){f1(4); cout<<"callfunctionf1:\n";cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<endl;f2(10,23);cout<<"callfunctionf2:\n";cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<",c="<<c<<endl;}//

a,b的作用域從這里開始//f1函數(shù)可以訪問a,b//f2函數(shù)可以訪問a,b//main函數(shù)可以訪問a,b//

c

的作用域從這里開始，默認(rèn)初始值為0//f2函數(shù)可以訪問a,b,c//main函數(shù)可以訪問a,b,c6．全局變量和局部變量具有文件作用域的變量稱為全局變量；具有函數(shù)作用域或塊作用域的變量稱為局部變量全局變量聲明時(shí)默認(rèn)初始值為0

當(dāng)局部量與全局量同名，在塊內(nèi)屏蔽全局量為了在塊內(nèi)訪問全局量，可以用域運(yùn)算符"::"6．全局變量和局部變量//在函數(shù)體內(nèi)訪問全局變量#include<iostream>usingnamespacestd;intx;intmain(){intx=256;cout<<"globalvariablex="<<::x<<endl;cout<<"localvariablex="<<x<<endl;}6．全局變量和局部變量//在函數(shù)體內(nèi)訪問全局變量#include<iostream>usingnamespacestd;intx

;intmain(){intx=256;cout<<"globalvariablex="<<::x<<endl;cout<<"localvariablex="<<x<<endl;}訪問全局量6．全局變量和局部變量//在函數(shù)體內(nèi)訪問全局變量#include<iostream>usingnamespacestd;intx;intmain(){intx=256;cout<<"globalvariablex="<<::x<<endl;cout<<"localvariablex="<<x<<endl;}訪問局部量6．全局變量和局部變量//在函數(shù)體內(nèi)訪問全局變量#include<iostream>usingnamespacestd;intx;intmain(){intx=256;cout<<"globalvariablex="<<::x<<endl;cout<<"localvariablex="<<x<<endl;}7命名空間

命名空間是類、函數(shù)、對(duì)象、類型和其他名字的集合。命名空間令軟件組件之間不會(huì)產(chǎn)生命名沖突。

std是C++的標(biāo)準(zhǔn)名空間，包含了標(biāo)準(zhǔn)頭文件中各種名字的聲明。標(biāo)準(zhǔn)名空間

C++標(biāo)準(zhǔn)頭文件沒有擴(kuò)展名。

iostreamiomaniplimitfstreamstringtypeinfostdexcept

使用標(biāo)準(zhǔn)類庫的組件時(shí)，需要指定名空間。

C++標(biāo)準(zhǔn)名空間std//方法一：#include<iostream> usingnamespacestd; intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n'; }使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//方法一：#include<iostream> usingnamespacestd; intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n'; }使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//包含頭文件//方法一：#include<iostream>

usingnamespacestd;

intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n'; }使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//包含頭文件//使用標(biāo)準(zhǔn)名空間std//方法一：#include<iostream>

usingnamespacestd; intmain(){inta,b;cin>>a;

cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n'; }使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//包含頭文件//使用標(biāo)準(zhǔn)名空間std//使用std的元素cin//方法一：#include<iostream>

usingnamespacestd; intmain(){inta,b;cin>>a;

cin>>b;

cout<<"a+b="<<a+b<<'\n'; }使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//包含頭文件//使用標(biāo)準(zhǔn)名空間std//使用std的元素cin//使用std的元素cout//方法一：#include<iostream> usingnamespacestd; intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n'; }使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//包含頭文件//指定使用名空間std//使用std的元素cin//使用std的元素cin//使用std的元素cout//方法二：#include<iostream>usingstd::cin;usingstd::cout;intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//方法二：#include<iostream>usingstd::cin;usingstd::cout;intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//方法二：#include<iostream>usingstd::cin;

usingstd::cout;intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//指定使用std的元素cout//方法二：#include<iostream>usingstd::cin;

usingstd::cout;intmain(){inta,b;

cin>>a;

cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//指定使用std的元素cout//使用std的元素cin//方法二：#include<iostream>usingstd::cin;

usingstd::cout;intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b;

cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//指定使用std的元素cout//使用std的元素cin//使用std的元素cout//方法二：#include<iostream>usingstd::cin;usingstd::cout;intmain(){inta,b;cin>>a; cin>>b; cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//指定使用std的元素cout//使用std的元素cin//使用std的元素cout//方法三：#include<iostream>intmain(){inta,b;std::cin>>a;std::cin>>b;std::cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//方法三：#include<iostream>intmain(){inta,b;std::cin>>a;std::cin>>b;

std::cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//方法三：#include<iostream>intmain(){inta,b;

std::cin>>a;std::cin>>b;std::cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//指定使用std的元素cout//方法三：#include<iostream>intmain(){inta,b;std::cin>>a;std::cin>>b;std::cout<<"a+b="<<a+b<<'\n';}使用標(biāo)準(zhǔn)名空間//指定使用std的元素cin//指定使用std的元素cout定義名空間

定義命名空間語法：namespace<標(biāo)識(shí)符>{<語句序列>}namespaceA{voidf();voidg();}namespaceB{voidh();namespaceC //嵌套命名空間

{voidi();}}namespaceA //為namespaceA追加說明

{voidj();}定義名空間定義命名空間語法：

usingnamespace

名空間；或

using

名空間::元素；//例

演示命名空間的使用#include<iostream>usingnamespacestd;namespaceA{voidf(){cout<<"f():fromnamespaceA\n";}voidg(){cout<<"g():fromnamespaceA\n";}namespaceB{voidf(){cout<<"f():fromnamespaceB\n";}namespaceC{voidf(){cout<<"f():fromnamespaceC\n";}}}}voidg(){cout<<"g():fromglobalnamespace“<<endl;}intmain(){g();usingnamespaceA;f();B::f();B::C::f();A::g();}調(diào)用非命名空間函數(shù)g()使用命名空間A調(diào)用命名空間函數(shù)A::g()調(diào)用函數(shù)A::B::f()調(diào)用函數(shù)A::B::C::f()調(diào)用函數(shù)A::g()可見性

可見性從另一個(gè)角度說明標(biāo)識(shí)符的有效性，可見性與作用域具有一定的一致性。標(biāo)識(shí)符的作用域包含可見范圍，可見范圍不會(huì)超過作用域?？梢娦栽诶斫馔麡?biāo)識(shí)符的作用域嵌套時(shí)十分直觀。對(duì)于外層塊與內(nèi)層塊定義了同名標(biāo)識(shí)符的，在外層作用域中，內(nèi)層所定義的標(biāo)識(shí)符是不可見的，即外層引用的是外層所定義的標(biāo)識(shí)符；同樣，在內(nèi)層作用域中，外層的標(biāo)識(shí)符將被內(nèi)層的同名標(biāo)識(shí)符屏蔽，變得不可見，即外層中同名標(biāo)識(shí)符的可見范圍為作用域中挖去內(nèi)層塊的范圍?？梢娦?/p>

下面的程序段和圖示顯示作用域與可見性。

intm=1;floatx;{floatm=3.5;X=5.5;}m++;

intm,floatx作用域intm可見floatm不可見x可見floatm作用域floatm可見intm不可見x可見

5-2

生命期

（1）靜態(tài)生命期

（2）局部生命期

（3）動(dòng)態(tài)生命期

生命期（Lifetime）也叫生存期。生命期與存儲(chǔ)區(qū)域相關(guān)，存儲(chǔ)區(qū)域分為代碼區(qū)、靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)、棧區(qū)和堆區(qū)，相應(yīng)地，生命期分為靜態(tài)生命期、局部生命期和動(dòng)態(tài)生命期。（1）靜態(tài)生命期

靜態(tài)生命期指的是標(biāo)識(shí)符從程序開始運(yùn)行時(shí)存在，即具有存儲(chǔ)空間，到程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)消亡，即釋放存儲(chǔ)空間。具有靜態(tài)生命期的標(biāo)識(shí)符存放在靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)，屬于靜態(tài)存儲(chǔ)類型，如全局變量、靜態(tài)全局變量、靜態(tài)局部變量。具有靜態(tài)生命期的標(biāo)識(shí)符在未被用戶初始化的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將其初始化為全0。

函數(shù)駐留在代碼區(qū)，也具有靜態(tài)生命期。所有具有文件作用域的標(biāo)識(shí)符都具有靜態(tài)生命期。（2）局部生命期

在函數(shù)內(nèi)部或塊中定義的標(biāo)識(shí)符具有局部生命期，其生命期開始于執(zhí)行到該函數(shù)或塊的標(biāo)識(shí)符聲明處，結(jié)束于該函數(shù)或塊的結(jié)束處。具有靜態(tài)生命期的標(biāo)識(shí)符存放在棧區(qū)。具有局部生命期的標(biāo)識(shí)符如果未被初始化，其內(nèi)容是隨機(jī)的，不可用。具有局部生命期的標(biāo)識(shí)符必定具有局部作用域；但反之不然，靜態(tài)局部變量具有局部作用域，但卻具有靜態(tài)生命期。（3）動(dòng)態(tài)生命期

具有動(dòng)態(tài)生命期的標(biāo)識(shí)符由特定的函數(shù)調(diào)用或運(yùn)算來創(chuàng)建和釋放，如調(diào)用malloc()或用new運(yùn)算符為變量分配存儲(chǔ)空間時(shí)，變量的生命期開始，而調(diào)用free()或用delete運(yùn)算符釋放空間或程序結(jié)束時(shí)，變量生命期結(jié)束。具有動(dòng)態(tài)生命期的變量存放在堆區(qū)。關(guān)于new運(yùn)算和delete運(yùn)算將在指針一章中介紹。#include<iostream.h>voidfun();intmain(){fun();fun();}voidfun(){staticinta=1;inti=5;

a++;

i++;cout<<"i="<<i<<",a="<<a<<endl;}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)生存期例5-2變量的生存期與可見性#include<iostream.h>inti=1;//i為全局變量，具有靜態(tài)生存期。intmain(){staticinta;//靜態(tài)局部變量，有全局壽命，局部可見。

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<<"i:"<<i<<"a:"<<a<<"b:"<<b<<"c:"<<c<<endl;c=c+8;other();cout<<"---MAIN---\n";cout<<"i:"<<i<<"a:"<<a<<"b:"<<b<<"c:"<<c<<endl;

i=i+10;other();}voidother(void){staticinta=2;staticintb;//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。

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<<"i:"<<i<<"a:"<<a<<"b:"<<b<<"c:"<<c<<endl;b=a;}17運(yùn)行結(jié)果：---MAIN---i:1a:0b:-10c:0---OTHER---i:33a:4b:0c:15---MAIN---i:33a:0b:-10c:8---OTHER---i:75a:6b:4c:1518例5-3具有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)生存期對(duì)象的時(shí)鐘程序#include<iostream.h>classClock //時(shí)鐘類聲明{public: //外部接口

Clock(); voidSetTime(intNewH,intNewM,intNewS);//三個(gè)形參均具有函數(shù)原型作用域

voidShowTime(); ~Clock(){}private: //私有數(shù)據(jù)成員

intHour,Minute,Second;};//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;}voidClock::SetTime(intNewH,intNewM,intNewS){ Hour=NewH; Minute=NewM; Second=NewS;}voidClock::ShowTime(){ cout<<Hour<<":"<<Minute<<":"<<Second<<endl;}20ClockglobClock;//聲明對(duì)象globClock，

//具有靜態(tài)生存期，文件作用域intmain() //主函數(shù){ cout<<"Firsttimeoutput:"<<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); ClockmyClock(globClock);//聲明具有塊作用域的對(duì)象myClock cout<<"Secondtimeoutput:"<<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：Firsttimeoutput:0:0:0Secondtimeoutput:8:30:3022多文件程序結(jié)構(gòu)

一個(gè)C++程序稱為一個(gè)工程（.dsp）一個(gè)工程由一個(gè)或多個(gè)文件組成一個(gè)文件可以包含多個(gè)函數(shù)定義，但一個(gè)函數(shù)的定義必須完整地存在于一個(gè)文件中一個(gè)文件可以被多個(gè)應(yīng)用程序共享多文件結(jié)構(gòu)

一個(gè)好的軟件系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)分解為各種同構(gòu)邏輯文件頭文件A頭文件B頭文件C實(shí)現(xiàn)文件A.cpp實(shí)現(xiàn)文件B.cpp實(shí)現(xiàn)文件C.cpp 主文件M.cpp 例

計(jì)算圓面積和矩形面積myAreamyCircle.cppmyRect.cpp

myMain.cpp 例計(jì)算圓面積和矩形面積constdoublepi=3.14;doublecircle(doubleradius){returnpi*radius*radius;}myCircle.cppdoublerect(doublewith,doublelength){returnwith*length;}myRect.cppdoublecircle(doubleradius);doublerect(doublewidth,doublelength);myArea例3-27計(jì)算圓面積和矩形面積#include<iostream>usingnamespacestd;#include"myArea"intmain(){doublewidth,length;cout<<"Pleaseentertwonumbers:\n";cin>>width>>length;cout<<"Areaofrecttangleis:"<<rect(width,length)<<endl;doubleradius;cout<<"Pleaseenteraradius:\n";cin>>radius;cout<<"Areaofcircleis:"<<circle(radius)<<endl;}

myMain.cpp預(yù)處理指令源程序預(yù)處理器詞法分析語法分析代碼生成錯(cuò)誤處理程序目標(biāo)程序符號(hào)表錯(cuò)誤信息C++編譯器工作過程預(yù)處理器

改善程序的組織和管理預(yù)處理指令

所有編譯指令以#

開頭，每條指令單獨(dú)占一行預(yù)處理指令1．文件包含include指令在編譯之前把指定文件包含到該命令所在位置

#

include

<文件名>或 #

include

"文件名"

形式為：系統(tǒng)頭文件預(yù)處理指令1．文件包含include指令在編譯之前把指定文件包含到該命令所在位置

#

include

<文件名>或 #

include

"文件名"

形式為：自定義頭文件預(yù)處理指令2．條件編譯形式1#if

常量表達(dá)式程序段#endif形式2#if

常量表達(dá)式程序段1#else程序段2#endif形式3#if

常量表達(dá)式1程序段1

#elif

常量表達(dá)式2程序段2…#elif

常量表達(dá)式n