類的數(shù)據(jù)共享與保護(hù)

類的數(shù)據(jù)共享與保護(hù)第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.1對(duì)象(變量)的作用域、可見性和生存期

對(duì)象(變量)的作用域：指對(duì)象的有效范圍。

-一般情況下,對(duì)象在其作用域內(nèi)是可見的和存在的，對(duì)象的作用域、可見性和生存期三者是一致的。

對(duì)象(變量)的可見性：指不同作用域的同名對(duì)象在其作用域范圍內(nèi)的某一處是否可被引用。

對(duì)象(變量)的生存期：指對(duì)象從誕生(占據(jù)內(nèi)存)到結(jié)束(不占內(nèi)存)的這段時(shí)間。在生存期內(nèi),對(duì)象或變量將保持它的值不變,直到它們被更新為止。

-對(duì)象(變量)的生存期分為動(dòng)態(tài)生存期和靜態(tài)生存期兩種。第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.1.1對(duì)象(變量)的作用域局部對(duì)象(變量)：(函數(shù)內(nèi))塊作用域

-從聲明處開始到塊結(jié)束的花括號(hào)為止形參對(duì)象(變量)：函數(shù)作用域

-在整個(gè)函數(shù)內(nèi)有效

成員對(duì)象(變量)：類作用域

-在整個(gè)類內(nèi)有效，即在所有成員函數(shù)內(nèi)有效全局對(duì)象(變量)：文件作用域

-在整個(gè)文件內(nèi)有效第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.1.2對(duì)象(變量)的可見性一般情況下對(duì)象(變量)在其作用域范圍內(nèi)的任一處是可見的，即可被引用。在有不同作用域的多個(gè)同名對(duì)象(變量)的情況下，外層對(duì)象(變量)在內(nèi)層不可見,被隱藏起來(lái)。塊作用域類作用域文件作用域函數(shù)作用域作用域關(guān)系圖不同作用域的同名對(duì)象的包含關(guān)系如右圖所示。

被隱藏的成員對(duì)象(變量)

可加“類名::”來(lái)顯式地引用,

被隱藏的全局對(duì)象(變量)

可加“::”來(lái)顯式地引用。第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.1.3對(duì)象(變量)的生存期對(duì)象(變量)的生存期：動(dòng)態(tài)生存期、靜態(tài)生存期。動(dòng)態(tài)生存期：對(duì)象(變量)在程序運(yùn)行期間隨時(shí)誕生和消失，如局部變量、形參變量、成員變量。靜態(tài)生存期：對(duì)象(變量)在程序運(yùn)行期間一直存在，如全局變量。C語(yǔ)言中靜態(tài)局部變量：作用域與生存期不一致。C++在類的成員函數(shù)中定義一個(gè)靜態(tài)局部變量：該類的所有對(duì)象在調(diào)用這個(gè)成員函數(shù)時(shí)將共享這個(gè)變量。C++類的成員為靜態(tài)成員：靜態(tài)成員為該類所有對(duì)象所共享，它不屬于某個(gè)對(duì)象的，見下節(jié)。程序?qū)嵗?頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.2靜態(tài)成員(static)在C語(yǔ)言中，當(dāng)把函數(shù)的一個(gè)局部變量說明為靜態(tài)的，則該變量在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后其值仍然存在，但其它函數(shù)不能引用。若下次再調(diào)用該函數(shù)，則該變量的值不再重新初始化為0，函數(shù)可以使用上次調(diào)用所保留的值。在C++中，對(duì)于某個(gè)類所定義的每一個(gè)對(duì)象，都有其屬于自身的數(shù)據(jù)成員與成員函數(shù)，不同對(duì)象之間的成員是互不相干的，這類似于C中函數(shù)內(nèi)的局部變量，不同時(shí)間函數(shù)調(diào)用的局部變量是互不相干的。但它們都同名。第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四因此，在C++中，當(dāng)把類的某個(gè)成員用關(guān)鍵字static說明為靜態(tài)成員時(shí),就是把該成員定義為在該類范圍內(nèi)的全局成員，即無(wú)論這個(gè)類建立了多少個(gè)對(duì)象，所有對(duì)象都共用這個(gè)成員。因此,靜態(tài)成員的主要用途是定義類的各個(gè)對(duì)象所共用的數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)，其中尤其是數(shù)據(jù)成員。下面對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和靜態(tài)成員函數(shù)分別進(jìn)行討論。第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.2.1靜態(tài)數(shù)據(jù)成員

在一個(gè)類中，若將一個(gè)數(shù)據(jù)成員說明為static，則該數(shù)據(jù)成員稱為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，無(wú)論建立多少個(gè)該類的對(duì)象，都只有一個(gè)共同的數(shù)據(jù)成員。static數(shù)據(jù)成員在編譯時(shí)按全局變量方式被分配存儲(chǔ)單元并初始化，默認(rèn)的初始值為零。欲聲明一個(gè)成員為靜態(tài)的，只要在其前方加上關(guān)鍵字static即可,如在Point類定義一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員countP：

staticintcountP;第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的使用與普通數(shù)據(jù)成員的使用并無(wú)差異，但必須注意兩點(diǎn)：

a.由于靜態(tài)數(shù)據(jù)成員在該類范圍內(nèi)是一個(gè)全局變量，因此必須在類定義外的全局范圍中給它賦初值，然后才能使用。如下所示：

intPoint::countP=0;給靜態(tài)數(shù)據(jù)成員賦初值時(shí)必須同時(shí)指名數(shù)據(jù)類型與所屬的類，用類名加作用域運(yùn)算符來(lái)限定。這里的數(shù)據(jù)類型必須與在類中聲明的數(shù)據(jù)類型一致。第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由于靜態(tài)數(shù)據(jù)成員并不特別屬于某一個(gè)對(duì)象，上述這樣的賦初值語(yǔ)句只能在整個(gè)程序中出現(xiàn)一次。因此，程序員最好不要把靜態(tài)成員的初始化定義在頭文件中，因?yàn)轭^文件可能在程序中多次被引入使用，否則將發(fā)生錯(cuò)誤。

b.當(dāng)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員聲明于類的public區(qū)時(shí)，由于它并不特別屬于某一個(gè)對(duì)象,在類范圍內(nèi)是全局的,因此可以在程序的任何地方直接引用該靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，但使用時(shí)必須加上類范圍的限制，如：

cout<<"對(duì)象個(gè)數(shù)為："<<Point::countP;第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四下面我們來(lái)看看例5-4(P138)。由于靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是所有同類對(duì)象所共用的數(shù)據(jù)，所以

A.getC();B.getC();這兩個(gè)輸出語(yǔ)句的結(jié)果是相同的，即：

對(duì)象個(gè)數(shù)為：2

對(duì)象個(gè)數(shù)為：2

從程序的最后兩句可以看出，類的public數(shù)據(jù)成員有兩種使用方法：第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.2.2靜態(tài)成員函數(shù)

成員函數(shù)也可以被聲明為靜態(tài)的。當(dāng)一個(gè)成員函數(shù)被聲明為static時(shí)，表明該靜態(tài)成員函數(shù)只屬于一個(gè)類，而不屬于該類的任何對(duì)象。因此，在訪問靜態(tài)成員函數(shù)時(shí)，最好用類名加作用域運(yùn)算符來(lái)調(diào)用該靜態(tài)成員函數(shù)。對(duì)象名.數(shù)據(jù)成員或類名::數(shù)據(jù)成員第一種方式主要用于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，第二種主要用于靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四實(shí)際上，當(dāng)某成員函數(shù)只使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員時(shí)，應(yīng)該把該成員函數(shù)定義為靜態(tài)成員函數(shù)。這是因?yàn)?，一個(gè)僅使用到靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的成員函數(shù)通過某類的對(duì)象來(lái)調(diào)用是沒有任何意義的，且容易造成閱讀上的混淆，閱讀者無(wú)法從程序中直接看出該成員函數(shù)引用了靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。因此

A.getC();B.getC();改為：

Point::getC();Point::getC();更為妥當(dāng)。見例5-5(P140)。第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四另一方面,靜態(tài)成員函數(shù)不屬于某個(gè)對(duì)象的,因此,在靜態(tài)成員函數(shù)訪問非靜態(tài)成員時(shí)，必須要指明所要訪問的對(duì)象。例如，若在getC中要訪問非靜態(tài)成員X,則getC必須修改為：見修改后的例5-5析構(gòu)函數(shù)有代碼

staticvoidgetC(Point&p){cout<<"對(duì)象個(gè)數(shù)為："<<countP<<endl;cout<<“X:”<<X<<endl;//錯(cuò)誤

cout<<“X:"<<p.X<<endl;}則main函數(shù)中的調(diào)用語(yǔ)句改為：

Point::getC(A);Point::getC(B);第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.3友元(friend)前面已講過,一個(gè)對(duì)象的私有數(shù)據(jù)只能通過成員函數(shù)進(jìn)行訪問。這種數(shù)據(jù)封裝的方法雖有許多優(yōu)點(diǎn),但在某些情況下也帶來(lái)許多不便,如某個(gè)函數(shù)需要使用多個(gè)類的多個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù),或類Y的所有成員函數(shù)要訪問類X的私有數(shù)據(jù)。出于效率而非技術(shù)的考慮,C++提供了友元(friend)這樣一種輔助手段,允許外面的類或函數(shù)去訪問一個(gè)類的私有數(shù)據(jù)。友元分為兩種情況：將一個(gè)普通函數(shù)聲明為某類的友元和將一個(gè)類聲明為另一個(gè)類的友元。第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.3.1友元函數(shù)

要聲明一個(gè)普通函數(shù)為某類的友元,只要在該類定義中任何一處(不管是private、protected或是public區(qū))提供對(duì)該函數(shù)的聲明，并在其最前方加上關(guān)鍵字friend即可。下面是計(jì)算兩點(diǎn)距離的實(shí)例：classPoint{intX,Y;

friendfloatfdist(Point&p1,Point&p2);//友元函數(shù)public:Point(intxx=0,intyy=0){X=xx;Y=yy;}};第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四與成員函數(shù)一樣，友元函數(shù)可以在類Point的內(nèi)部定義，也可以在類Point的外部定義。當(dāng)在類外定義時(shí),友元函數(shù)不需要加“類::”。如上述fDist函數(shù)在類Point外定義：doublefDist(Point&p1,Point&p2){doublex=double(p1.X-p2.X);doubley=double(p1.Y-p2.Y);returnsqrt(x*x+y*y);}

見例5-6(P143)第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四請(qǐng)注意友元函數(shù)與成員函數(shù)在定義和使用上的區(qū)別。成員函數(shù)與友元函數(shù)的主要區(qū)別是成員函數(shù)是屬于某個(gè)類的，而友元函數(shù)不屬于某個(gè)類。在友元函數(shù)中，必須指定所要訪問的對(duì)象，這在三個(gè)地方體現(xiàn)出來(lái)：①在參數(shù)中有2個(gè)Point類的引用;在實(shí)現(xiàn)代碼中通過引用對(duì)象p1和“.”來(lái)使用數(shù)據(jù)成員；使用友元函數(shù)(即調(diào)用該友元函數(shù))時(shí)必須有該類對(duì)象作為實(shí)參。第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.2.2友元類我們可以將類A聲明為類B的友元，這樣類A的所有成員函數(shù)就可以訪問類B的私有數(shù)據(jù)。例如：

classA;//一個(gè)類聲明語(yǔ)句

classB{

friendA;//聲明A為B的友元類

inti;voidm_func();};第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四classA{public:voidf_f1(B&);voidf_f2(B&);......};對(duì)于友元類的成員函數(shù)的使用和定義方式，由于它兼具有類和友元函數(shù)的雙重特點(diǎn)，所以它的使用和定義方式頗具特色，具體如下：第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

a.由于它是屬于某個(gè)類(A)，所以在類外定義時(shí)必須加作用域運(yùn)算符來(lái)限定它屬于某一類(A)的，在使用時(shí)必須加對(duì)象名和成員運(yùn)算符來(lái)指定哪一個(gè)對(duì)象調(diào)用它；

b.由于它是另一個(gè)類(B)的友元，所以在其參數(shù)中必須用該類(B)的對(duì)象和引用作為形參。

c.在實(shí)現(xiàn)代碼上，必須用該類(B)的對(duì)象名加成員運(yùn)算符來(lái)使用該類(B)的私有數(shù)據(jù)。見例(P145)。第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四友元說明只有在確實(shí)必要時(shí)才應(yīng)使用，即在沒有它時(shí)必須建立一個(gè)復(fù)雜的類等級(jí)的時(shí)候才使用。從性質(zhì)上來(lái)說，友元是一種數(shù)據(jù)共享，它破壞了類的封裝性，因此要盡量少用。在使用友元時(shí)還要注意：(1)友元不具有可傳遞性，如B是A的一個(gè)友元，A是C的一個(gè)友元，并不能得出B是C的友元的結(jié)論。(2)友元關(guān)系是單向的,如果B類是A類的友元，B類的成員函數(shù)可以訪問A類的私有數(shù)據(jù)，但A類的成員函數(shù)不能訪問B類的私有數(shù)據(jù)。(3)友元關(guān)系不能被繼承，如果B類是A類的友元，B類的派生類不能自動(dòng)成為A類的友元。第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.4常對(duì)象和常成員(const)雖然數(shù)據(jù)隱藏保證了數(shù)據(jù)的安全性，但各種形式的數(shù)據(jù)共享卻又不同程度地破壞了數(shù)據(jù)的安全。因此，對(duì)于既需要共享、又需要防止改變的數(shù)據(jù)應(yīng)該聲明為常量。因?yàn)槌Ａ吭诔绦蜻\(yùn)行期間是不可改變的，所以可以有效地保護(hù)數(shù)據(jù)。本節(jié)介紹用const定義的常對(duì)象、常成員和常引用。第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.4.1常對(duì)象常對(duì)象是指常類型對(duì)象，即對(duì)象常量，定義的語(yǔ)法形式為：類名const對(duì)象名(初值);或

const類名對(duì)象名(初值);定義常對(duì)象同樣要賦初值,并且該對(duì)象不得再更新。另外，常對(duì)象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)，而不能調(diào)用其他成員函數(shù)。參見下面的常成員函數(shù)。第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.4.3常成員使用const關(guān)鍵字說明的函數(shù)為常成員函數(shù)，常成員函數(shù)據(jù)說明格式如下：

類型說明符

函數(shù)名(參數(shù)表)const;1.常成員函數(shù)注意：

(1)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,并且可用于對(duì)