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2023/02/05阅读：12主题：重影

第十五天:C++数据的共享与保护

数据的共享与保护

#include <iostream>
//C++标准程序库的所有标识符都被声明在std命名空间内
using namespace std;

int main(void)
{
 cout << "hello std!" << endl;
 //std::cout << "Hello std!" << std::endl;
 return 0;
}

定义

不同位置定义的变量和对象，其作用域，可见性，生存期都不同。程序模需要协作共同完成整个系统的功能，模块间需要共享数据，就需要直到应该将变量和对象定义在什么位置

函数原形作用域

函数原型作用域中的参数，其作用域始于"(",结束于")"

double area(double radius);

局部作用域

函数的形参，在块中声明的标识符，其作用域自声明处起，限于块中 局部作用域

类作用域

其范围包括类体和非内联成员函数的函数体

命名空间作用域

命名空间可以解决类名，函数名等的命名冲突

namespace 命名空间名
 {
  各种声明(函数声明，类声明.....)
 }

例:

namespace SomeNs
{
 class SomeClass
 {
  ...
 }
}
//引用类名:
SomeNs::Someclass objl;

using语句的两种形式

  • using 命名空间名::标识符名;
  • using namespace 命名空间名;

特殊的命名空间

  • 全局命名空间：默认全局
  • 匿名命名空间(给空间没有名字):对每个源文件是惟一的(限于当前文件)

限定作用域的枚举类

enum color{red,yellow,green};//不限定作用域
enum color2{red,yellow,green};//错误，重复定义
enum class color2{red,yellow,green};//正确，限定作用域
color c=red;//全局作用域color枚举类
color2 c2 = red; //错误，color2元素不在有效作用域内
color2 c2 = color2::red; //正确，使用color2作用域枚举元素

可见性

  • 可见性表示从内层作用域向外层作用域"看"时能看见什么
  • 如果标识在某处可见，就可以在该处引用此标识符
  • 如果某个标识符在外层中声明，且在内层中没有同一标识符的声明，则该标识符在内层可见
  • 对于两个嵌套的作用域，如果在内层作用域内与外层作用域中同名的标识符，则外层作用域的标识符在内层不可见

对象的生存期

对象从产生到结束这段时间，在对象生存周期，最想将保持它的值 ，直到被更新为止

  • 静态生存期:生存期与程序的运行期相同，在文件作用域中声明的对象具有这种生存期，在函数内部声明静态生存期对象，要冠以关键字static
  • 动态生存期:没有用static声明，开始于程序执行到声明点时，结束于命名该标识符的作用域结束处。 
#include <iostream>
//C++标准程序库的所有标识符都被声明在std命名空间内
using namespace std;
int i =1; //i为全局变量
void other()
{
 //a,b为静态全局变量，具有全局寿命，局部可见，只第一次进入函数时被初始化
 static int a = 2;
 static int b;
 //c为局部变量
 int c = 10;
 a += 2;  //4
 i += 32; //33
 c += 5;  //15
 cout << "---- - other----" << endl;
 cout << " i：" << i << " a:" << a << " b:" << b << " c" << c << endl;
}
int main(void)
{

 //a为静态局部变量，具有全局 寿命，局部可见
 static int a;
 //b,c为局部变量，具有动态生存期
 int b = -10;
 int c = 0;
 cout << "——----main----" << endl;
 //i=1,a默认为0，b=-10,c=0
 cout << " i：" << i << " a:" << a << " b:" << b << " c" << c << endl;
 c += 8;  //c=8

 other();

 cout << "——----main----" << endl;
 cout << " i：" << i << " a:" << a << " b:" << b << " c" << c << endl;
 i += 10;
 other();

 return 0;
}

对象间的共享

  • 同类对象数据共享:静态数据成员
  • 同类对象功能共享:静态函数成员
  • 类与外部数据共享:友元
静态数据成员
* 用关键字`static`声明
* 为该类的所有对象共享，静态数据成员具有静态生存期
* 一般在类外初始化，用\(::)来指明所属的类
* C++11支持静态常量\(`const`或`constexpr`修饰)类内初始化，此时类外仍可定义该静态成员，但不可再次初始化操作

静态成员举例

#include <iostream>
//C++标准程序库的所有标识符都被声明在std命名空间内
using namespace std;
class Point
{
public: //外部接口
 Point(int x = 0, int y = 0):x(x), y(x) //析构函数
 {
  //在构造函数中对cout累加，所有对象共同共同维护一个count
  count++;
 }
 Point(Point& p) //复制构造函数
 {
  x = p.x;
  y = p.y;
  count++;
 }
 ~Point()  //析构函数
 {
  count--;
 }
 int getX()
 {
  return x;
 }
 int getY()
 {
  return y;
 }
 void showCount()
 {
  cout << " Object count:" << count << endl;
 }
private:
 int x, y;
 static int count;  //静态数据成员声明，用于记录点的个数
};
int::Point::count = 0;//静态数据成员定义和初始化，使用类名限定
int main(void)
{
 Point a(4, 5);
 cout << "Point A:" << a.getX() << "," << a.getY();
 a.showCount();//输出对象个数

 Point b(a);
 cout << "Point B:" << b.getX() << "," << b.getY();
 b.showCount();//输出对象个数
 return 0;
}
/*
* 输出：
Point A:4,4 Object count:1
Point B:4,4 Object count:2
*/
类的静态函数成员
  • 类外代码可以使用类名和作用域操作符来调用静态成员函数
  • 静态成员函数主要用于处理该类的静态数据成员，可以直接调用静态成员函数
  • 如果访问非静态成员，要通过对象来访问 
 static void showCount()  //静态函数成员，主函数可以直接调用查看count
 {
  cout << " Object count:" << count << endl;
 }
private:
 int x, y;
 static int count;  //静态数据成员声明，用于记录点的个数
};
int Point::count = 0;//静态数据成员定义和初始化，使用类名限定
int main(void)
{
 Point::showCount(); //输出对象个数

友元

  • 友元是C++提供的一种破坏数据封装和数据隐藏的机制
  • 通过经一个模块声明为另一个模块的友元，一个模块能够引用到另一个模块中本被隐藏的信息
  • 可以使用友元函数和友元类
  • 为了确数据的完整性，及数据封装与隐藏的原则，建议尽量不适用或少使用友元

友元函数

  • 友元函数是在类声明中由关键字friend修饰说明的非成员函数，在它的函数体中能够通过对象名访问private和protected成员
  • 作用：增加灵活性，使程序员可以在封装和快速性方面做出合理选择
  • 访问对象中的成员必须通过对象名
使用友元函数计算两点间的距离
#include <iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
 Point(int x = 0, int y = 0) :x(x), y(y)
 {
 }
 int getX()
 {
  return x;
 }
 int getY()
 {
  return y;
 }
 friend float dist(Point& a, Point& b); //友元函数，只要在类体中就行
private: //私有函数成员
 int x, y;
};
float dist(Point& a, Point& b)
{
 double x = a.x - b.x;
 double y = a.y - b.y;
 return static_cast<float>(sqrt(x * x + y * y));
}
int main(void)
{
 Point p1(1, 1), p2(4, 5);
 cout << "This distance is:";
 cout << dist(p1, p2) << endl;
 return 0;
}
/*This distance is:5*/

友元类

友元类举例
友元类举例

类的友元关系是单向的：如果声明B类是A类的友元，B类的成员函数就可以访问A类的私有和保护数据，但A类的成员函数却不能访问B类的私有，保护数据

共享数据的保护

  • 对于既需要共享，又需要防止改变的数据应该声明为常类型(用const进行修饰)
  • 对于不改变对象状态的成员函数应该声明为常函数

常对象

  • 用const修饰的对象
    • 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;
      • 这里，const是函数类型的一个组成部分，因此在实现部分也要带const关键字
      • const关键字可以被用于参与对重载函数的区分
  • 通过常对象只能调用它的常成员函数
  • 常数据成员
    • 使用const说明的数据成员 
#include <iostream>
using namespace std;
class R
{
public:
 R(int r1,int r2):r1(r1),r2(r2)
 {
 }
 void print();
 void print() const;//常成员函数
private:
 int r1, r2;
};
void R::print()
{
 cout << r1 << ";" << r2 << endl;
}
void R::print() const
{
 cout << r1 << ";" << r2 << endl;
}
int main(void)
{
 R a(5, 4);
 a.print();
 const R b(20, 52);
 b.print();  //调用void print() const
 return 0; 
}

常数据成员

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
 A(int i);
 void print();
private:
 const int a;  //在任何地方都不能赋值运算
 static const int b;//静态常数据成员
};
//A::A(int i){a=1}  //不能进行赋值，只能写入初始化列表里面
A::A(int i) :a(i)  //写入初始化列表
{

}

常引用

  • 如果咋声明引用时用const修饰，被声明的引用就是常引用
  • 常引用所引用的对象不能被更新
  • 如果用常引用做形参，便不会意外地发生对实参的更改。常引用的声明形式 
const 类型说明符 &引用名;
#include <iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
 Point(int x = 0, int y = 0) :x(x), y(y)
 {
 }
 int getX()
 {
  return x;
 }
 int getY()
 {
  return y;
 }
 friend float dist(const Point& a,const Point& b); //友元函数，只要在类体中就行
private: //私有函数成员
 int x, y;
};
float dist(const Point& a,const Point& b)
{
 double x = a.x - b.x;
 double y = a.y - b.y;
 return static_cast<float>(sqrt(x * x + y * y));
}

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后端

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后端

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