《C程序的结构》PPT课件.ppt

本章主要内容 作用域与可见性对象的生存期数据与函数静态成员共享数据的保护友元编译预处理命令多文件结构和工程 5 1面向对象程序的结构 5 1 1作用域和生存期1 作用域1 函数原型作用域函数原型作用域开始于函数原型声明的左括号 结束于右括号 例如 doubleArea doublelength doublewidth 函数原型作用域是C 程序中最小的作用域 由于形参length和width只在括号之内有效 在程序的其它地方无法引用这个标识符 如果要引用 必须重新定义 因此 这里的标识符length和width实际上是可有可无的 省去它 也决不会影响到程序的编译和运行结果 例如 doubleArea double double 块作用域又称局部作用域 由一对花括号 所括起来的块中声明的标识符的作用域从声明处开始 一直到块结束的花括号为止 例如 includevoidmain voidfun1 intn for inti 0 i 5 i intm if i 2 n m n 2 错误 m未定义n i fun1 fun1 函数调用 2 块作用域 voidfun1 cout i i endl 错误 i未定义 编译时 函数fun1 中的语句 cout i i endl 将出现一个未定义错误 这是因为块作用域不能延伸到子函数中 3 文件作用域 includeintk voidmain k 5 k intk 7 k cout k k cout k k endl 程序运行结果为 k 8 k 6可见性遵循的一般规则 1 标识符在引用前必须先声明 2 在互相没有包含关系的不同作用域中声明同名的标识符时 两标识符互不影响 3 如果在两个或多个具有包含关系的作用域中声明了同名标识符 则外层标识符在内层不可见 1 静态生存期静态生存期与程序的运行期相同 具有文件作用域的变量具有静态生存期 如果要在函数内部的块作用域中声明具有静态生存期的变量 则要使用关键字static 例如 staticintk 具有静态生存期的变量 也称为静态变量 2 局部生存期在块作用域中声明的变量具有局部生存期 此生存期诞生于声明点 而终止于其作用域的结束处 具有局部生存期的变量都具有块作用域 但当在块作用域内将变量说明为静态变量时 该变量则具有静态生存期 3 动态生存期动态生存期由程序中特定的函数 malloc 和free 调用或由操作符 new和delete 创建和释放 具有动态生存期的变量在内存的堆区分配空间 2 生存期 3 局部变量和全局变量 1 局部变量局部变量包括自动 auto 变量 内部静态 static 变量和函数参数 2 全局变量全局变量具有文件作用域 EX5 1 cpp 演示局部变量和全局变量 includeinti 1 全局变量i 静态生存期voidmain staticinta 声明局部静态变量a 静态生存期intb 10 声明局部变量b 局部生存期intc 0 声明局部变量c 局部生存期voidother void 声明函数other cout main i i a a b b c c endl c c 8 other 调用函数other cout main i i a a b b c c endl other 调用函数other voidother void staticinta 1 局部静态变量a 静态生存期staticintb 局部静态变量b 静态生存期intc 5 局部变量c 局部生存期i i 2 a a 3 c c 5 cout other i i a a b b c c endl b a 程序运行结果为 main i 1a 0b 10c 0other i 3a 4b 0c 10main i 3a 0b 10c 8other i 5a 7b 4c 10 静态成员为同类的所有对象共同拥有 用于解决同类对象之间数据和函数的共享问题 静态成员分为静态数据成员和静态函数成员 1 静态数据成员声明 staticintn 2 静态数据成员必须要在类外进行初始化 初始化的形式为 例如 intPoint n 0 3 静态成员属于类 而不属于任何一个对象 4 静态成员一样要服从访问控制限制 5 私有静态数据成员只能在类内引用 公有或保护静态数据成员可以在类外通过类名引用 6 静态函数成员可以直接引用该类的静态成员 但不能直接引用非静态数据成员 7 公有静态函数成员可以通过类名或对象名来调用 5 1 2静态成员 EX5 2 cpp 演示使用静态成员 includeclasspoint private intx y staticintcountP 声明私有静态数据成员public point intxx 0 intyy 0 定义构造函数 x xx y yy countP point point 员在类内引用 point point point 第3次通过类名调用静态函数成员 在主函数中 分别采用类名和对象名来调用get c 第1次调用get c 时由于还没有任何对象生成 只能采用类名的形式 由此可见 通过类名调用静态函数成员可以输出静态数据成员的初始值 后面的2次get c 的调用既可以采用类名的形式 也可以采用对象名的形式 程序运行结果为 Objectid 0pointa 4 5Objectid 1pointb 4 5Objectid 2 演示使用静态成员 include iostream h include string h classstu private char name num staticinttotal public stu char char stu voidprint staticintgettotal returntotal intstu total 0 stu stu char n1 char n2 拷贝构造函数怎么设计 name newchar strlen n1 1 num newchar strlen n2 1 strcpy name n1 strcpy num n2 total voidstu print cout nname name nnum num ntotal total endl stu stu delete name delete num total intmain intargc char argv stua wang 000001 stub yang 000002 stuc tang 000003 a print cout endl total a gettotal endl b print cout endl total stu gettotal endl return0 声明友元函数是为了使普通函数或其它类的成员函数能访问本类的成员 友元函数在类声明中由关键字friend修饰 普通函数声明为友元函数的形式 friend 参数表 其它类的成员函数声明为友元函数的形式 friend 参数表 说明 1 友元函数的声明可以在类声明中的任何位置 既可在public区 也可在protected区 意义完全一样 2 友元函数的定义一般放在类的外部 最好与类的其他成员函数定义放在一起 5 1 3友元1 友元函数 EX5 3 cpp 演示使用普通函数作友元函数计算两点距离 include includeclasspoint private doublex y public point doublexx 0 doubleyy 0 x xx y yy doubleget x returnx doubleget y returny frienddoubledistance pointp1 pointp2 普通函数作 point的友元 doubledistance pointp1 pointp2 定义point类的友元函数 return sqrt p1 x p2 x p1 x p2 x p1 y p2 y p1 y p2 y voidmain pointmyp1 1 1 myp2 4 5 声明point类对象myp1和myp2cout Thedistanceis distance myp1 myp2 endl 友元函数必须先接收对应类的对象 然后通过接收到的对象访问其所以成员 如果友元是一个类 则称为友元类 友元类的声明形式为 friendclass说明 1 友元类的声明同样可以在类声明中的任何位置 2 友元类的所有成员函数都成为友元函数 例如 若A类为B类的友元类 即在B类中声明 friendclassA 则A类的所有成员函数都成为B类的友元函数 都可以访问B类的私有和保护成员 2 友元类 友元类的成员函数可以通过对象名直接访问到隐藏的数据 达到高效协调工作的目的 但在使用友元时还有两点需要注意 1 友元关系不能传递 B类是A类的友元 C类是B类的友元 C类和A类之间如果没有声明 就没有任何友元关系 不能进行数据共享 2 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类的私有和保护数据 例 友元成员函数 include string h include iostream h classst n classsco private intmat eng public sco inti1 inti2 mat i1 eng i2 voidshow cout nmath mat cout neng eng voidshow st n classst n private char name num public friendvoidsco show st n voidsco show st n 使用const关键字声明的引用称为常引用 常引用所引用的对象不能被更新 用常引用做形参 不会发生对实参意外的更改 常引用的声明形式为const 注意 常引用的值不能被更新 所以常引用声明时 必须同时进行初始化 5 1 4常类型1 常引用 EX5 4 cpp 演示常引用做形参 includevoiddisplay constdouble则得程序运行结果为 r 6 5 使用const关键字声明的对象称为常对象 常对象的声明形式为const或const声明常对象的同时 也要进行初始化 而且该对象以后不能再被更新 3 常成员函数使用const关键字声明的函数称为常成员函数 常成员函数声明的形式为 参数表 const 2 常对象 说明 1 const是加在函数声明后面的类型修饰符 它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 2 const关键字可以被用于对重载函数的区分 例如 可以在类中这样声明 voidfun voidfun const 3 常成员函数不能更新对象的数据成员 也不能调用该类中没有用const修饰的成员函数 4 常对象只用于调用它的常成员函数 而不能调用其他成员函数 EX5 5 cpp 演示常成员函数 includeclassA private intx y public A inti 0 intj 0 x i y j voidfun 定义普通成员函数 cout 成员函数 x x y y endl voidfun const 定义常成员函数 cout 常成员函数 x x y y endl voidmain Aobj1 1 2 声明普通对象obj1obj1 fun 调用普通成员函数constAobj2 3 4 声明常对象obj2obj2 fun 调用常成员函数 程序运行结果为 成员函数 x 1 y 2常成员函数 x 3 y 44 常数据成员常数据成员也用关键字const说明 常数据成员 包括常引用 常对象 由于不能被更新 因此只能用成员初始化列表的方式通过构造函数进行初始化 EX5 6 cpp 演示常数据成员 includeclassA private constintx 常数据成员xstaticconstinty 静态常数据成员ypublic constint y的初始化在类外进行 voidmain Aobj1 1 obj2 2 obj1 fun obj2 fun 程序运行结果为 x 1 y 5 r 1x 2 y 5 r 2 大型程序通常由多个文件组成一个项目 Project 理由是 1 将相关类和函数放在一个特定的文件中 对不同的文件进行单独编写 编译 最后再链接 避免重复劳动 提高工作效益 2 便于团队开发 按逻辑功能将程序分解成多个源文件 使程序容易管理 便于程序员的任务安排 大型程序基本上由三个部分构成 类的声明 通常做成 h文件 HeaderFiles 类成员的实现 通常做成 cpp文件 SourceFiles 主函数 通常做成 cpp文件 SourceFiles 5 1 5多文件结构 5 2动态内存分配 5 2 1new运算符new运算符用于动态分配一块内存空间 使用形式为 指针变量 new 长度 例如分配一个可以容纳256个char型数据的空间 char Cbuffer newchar 256 使用new运算符时 需要注意 1 如果分配的空间长度为1个单位 则可以省略 和其中的整数 例如 float pNum newfloat 与float pNum newfloat 1 等价 2 使用new运算符分配内存空间时 其空间长度可以是变量 也可以是数值表达式 例如分配一个可以容纳10个int型数据的空间 intnSize 5 int nPInt newint nSize 5 3 由new分配的内存空间是连续的 可以通过指针的变化访问所分配空间的每一个元素 例如 int nPInt newint 10 nPInt 5 100 或 nPInt 5 100 4 如果当前存储器无足够的内存空间可分配 则new运算符返回0 NULL 由new运算符分配的内存空间在使用完毕后应该使用delete运算符释放 delete运算符的使用有两种形式 delete指针或delete 指针例如 int pInt newint deletepInt int pManyInt newint 10 delete pManyInt 使用delete运算符时 需要注意 1 用new运算符获得的内存空间 只许使用一次delete 不允许多次对同一块空间进行多次释放 否则将会产生严重错误 2 delete只能用来释放由new运算符分配的动态内存空间 不得使用delete运算符去释放程序中的变量 数组的存储空间 5 2 2delete运算符 1 链表概述链表是一种动态数据结构 它的特点是用一组任意的存储单元 可以是连续的 也可以是不连续的 存放数据元素 一个简单的链表具有下图所示的结构形式 5 2 3动态内存分配的应用实例 定义单链表结构的最简单形式为 structNode intdata Node next 定义一个链表类List 其中包含链表结点的插入 删除 访问等功能的成员函数 以便对链表进行操作 classList Node head 声明一个链表结构指针public List head NULL voidInsertList intaData intbData 链表结点的插入voidDeleteList intaData 链表结点的删除voidOutputList 链表结点的访问Node Gethead returnhead voidList OutputList 链表结点的访问 Node current head 建立链表头指针while current NULL 如果链表存在 coutdatanext 指向下一个结点 cout endl 3 链表结点的插入如果要将新结点b插入到链表的结点a之前 则需要考虑下列几种情况 2 链表结点的访问 1 插入前链表是一个空表 插入新结点b后 链表如图 a 所示 2 若a是链表的第一个结点 插入新结点b后成为第一个结点 如图 b 所示 3 若a不是链表的第一个结点 则要先找出a的上一个结点ak 然后新结点b插到结点ak与a之间 如图 c 所示 4 若链表中不存在a 则新结点b插在最后 如图 d 所示 设aData是结点a中的数据 bData是新结点b中的数据voidList InsertList intaData intbData Node p q s s Node newNode 动态分配一个新结点存储区s data bData 将新结点b的数据放入新存储区p head 结点指针p指向链表头if head NULL 若是空表 head s 将新存储区的地址赋给表头 即使s next NULL 新结点b作为第一个结点 else 若不是空表if p data aData 若a是第一个结点 head s 使新结点b作为第一个结点s next p 将结点a接到新结点b的后面 else 若a不是第一个结点 while p data aData 将新存储区排在链表末尾 要在链表中删除结点a 并释放被删除的结点所占的存储空间 需要考虑下列几种情况 1 若要删除的结点a是第一个结点 则把head指向a的下一个结点 如图 a 所示 2 若要删除的结点a不是第一个结点 则应使a的上一结点ak 1的指针域指向a的下一个结点ak 1 如图 b 所示 3 若空表或要删除的结点a不存在 则不作任何改变 4 链表结点的删除 设aData是要被删除结点a中的数据成员voidList DeleteList intaData Node p q p head if p NULL return 若p为空 则返回if p data aData 若a是第一个结点 head