C++ 数据共享与保护
1.作用域
作用域:一个标识符在程序正文中有效的区域。
函数原型(函数声明)作用域
例如函数原型void print(int a);
,变量a的作用域为括号左右之间。
局部作用域
例如如下函数定义,变量a
的作用域为大括号之间。
void print(){ int a = 0; std::cout << a << std::endl; }
类作用域
x
类的成员m
具有类作用域(设其一个实例对象为x),以下是在不同环境下对m的访问方法:
1.类内访问:
直接通过标识符m访问。
2.类外访问:
普通成员通过x.m
类成员通过x::m
对象指针通过ptr->m
命名空间作用域
在xx命名空间中声明的对象m,其作用域在命名空间之内。命名空间外想访问该对象要以xx::m的方式进行。
namespace xx{ // 命名空间中声明 void print(); } xx::print(){ // 命名空间外定义 //print函数的定义 } xx::print() // 命名空间外使用
using
语句可以简化对命名空间内对象的访问:
- 1.使用
using xx::print
;语句后,其后只需要通过print就可以调用该函数对象。 - 2.使用
using namespace xx
;语句后,其后只需要通过函数名就可以调用xx命名空间下的对象。
2.可见性
可见性:程序运行到某一点,能够引用到的标识符,称该标识符为可见的。
可见性隐藏规则:在多个具有包含关系的作用域声明的同名标识符,外层标识符在内层不可见。
全局变量:可以被本程序所有对象或函数引用。
- 在默认(全局)命名空间内声明的对象为全局变量,默认本编译单元内可以引用。
- 通过关键词
extern
声明引用的全局变量为其他编译单元中已经定义的全局变量。 - 通过关键词
static
声明的全局变量只能在本编译单元中使用,不能在其他编译单元用extern
声明引用。
局部变量:只能在内部作用域内被引用
3.对象的生存期
生存期:从对象内存空间被分配到被释放的期间。
静态生存期:对象的生存期与程序的运行期相同。
- 1.在命名空间内声明的对象都具有静态生存期。
- 2.在局部作用域中用
static
关键词声明的对象具有静态生存期,在对应局部作用域中具有可见性。
动态生存期:对象的生存期为声明点到声明点所在作用域的结束点之间。
4.类数据的共享
面向结构编程:
程序模块:函数
数据共享方式:参数传递、全局变量
面向对象编程:
程序模块:类
数据共享方式:类的静态成员(类内数据共享)、类的友元(类外数据共享)
类的静态数据成员(类属性):类变量由该类所有实例对象共享,用static修饰。
设x类的静态成员为m,类的一个实例对象为x:
- 类的静态变量必须类内声明,类外定义。
- 在类的第一个实例对象初始化前初始化,在内存上只有一份副本。
- 类外定义时通过x::m进行引用,定义后可以通过实例对象进行引用,如x.m。
类的静态函数成员(类方法):主要是处理类属性或者处理该类下多个实例对象的方法,用static
修饰。
设x类的静态函数为func,类的一个实例对象为x:
- 可以直接访问该类的静态数据和函数成员,不能访问非静态成员。
- 可以在类的第一个实例对象初始化前通过
x::func
进行调用。 - 在实例对象初始化可以通过
x.func
调用,但是为了代码的可读性,不推荐这样使用。
// 静态成员案例 #include<iostream> using namespace std; class a { public: static int s_count; // 私有静态数据成员声明 static void set_count(int i) { // 静态方法定义 s_count = i; } void usingcount(){ s_count++; } }; int a::s_count = 0; // 私有静态数据成员类外定义(注意要在前面加上数据的类型说明符) int main() { a::s_count; // 通过类名调用 a::set_count(11); // 对象初始化前通过静态函数成员访问 a a1; a1.usingcount(); // 通过普通函数成员修改静态数据成员 cout << a1.s_count << endl; // 通过对象访问静态数据成员 a a2; a2.usingcount(); cout << a2.s_count << endl; // 如果输出结果是13,则证明静态数据成员是共享的 }
输出结果:
12
13
友元关系:一个类主动声明其他类或函数是他的友元,进而给他们提供本类的访问特许,用friend
修饰。
友元函数:被一个类声明为友元的函数,在他的函数体内可以通过对象名访问类的私有和保护成员。
友元类:被一个类a声明为友元的另一个类b,类b内所有成员函数都是类a的友元函数。
//友元数据共享案例 #include<iostream> using namespace std; class a { private: int m_nums = 10; // 私有数据成员 friend class b; // 友元类声明 }; class b { // 友元类 public: void print(a& a) { // 友元函数 cout << a.m_nums << endl; // 通过对象名访问私有成员 } }; int main() { a a; b b; b.print(a); // 访问私有数据成员 }
结果输出:
10
1
5.类共享数据的保护
常对象:常对象的数据成员值在对象整个生存期间不能被更改。
设a类的常对象为a
,常函数成员为func
,常数据成员为m
:
- 1. 声明语法:
const a a
; - 2. 常对象必须进行初始化,而且不能被更新(不能赋值或者调用普通成员函数)。
- 3. 常对象只能调用常函数成员。
常函数成员:能被常对象调用访问常数据成员。
- 1. 常函数成员声明语法:返回值类型 func(参数表)const;
- 2. 常函数成员定义部分时要带上
const
。 - 3. 常函数调用期间,因为目标对象视为常对象,所以只能调用常函数。
- 4.
const
可以用于函数重载,通过非const
对象调用重载函数优先调用非const的重载函数。
常数据成员:值在初始化后不能被更新。
- 1. 常数据成员声明语法:
const
数据类型m
;。 - 2. 常数据成员不能被赋值,构造函数只能通过初始化列表进行初始化。
- 3. 静态常数据成员在类外进行定义。
//常成员案例 #include<iostream> using namespace std; class a { public: void print()const { // 不修改对象数据成员值的函数应该设为常函数 cout << a << ',' << b << ',' << s << endl; } a(int i) :b(i) {}; // 初始化列表初始化 private: const int a = 1; // 已初始化的常数据成员 const int b; // 未初始化的常数据成员 const static int s; // 常静态数据成员 }; const int a::s = 3; // 类外定义 int main() { a a(2); a.print(); }
结果输出:
1,2,3
1
常引用:常引用所引用的对象被视为常对象。
- 1. 常引用声明语法:
const
数据类型 &引用名。 - 2.非
const
的引用只能绑定到普通对象。 - 3. 对于无需修改值的参数(复制构造函数),尽量使用
const
进行应用
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