C程序设计课件：第15章 静态成员与友元

1、 第15章 静态成员与友元2本章主要内容 15.1 静态成员的需要性 15.2 静态成员的使用 15.3 静态数据成员 15.4 静态成员函数 15.5 需要友员的原因 15.6 友员的使用 作业3如果类的某些属性希望他的所有对象共享，怎么办？数据共享途径： 途径一：全局变量或全局对象具有局限性破坏程序模块结构属于程序，而不属于类途径二：静态成员被该类的所有对象共享15.1 静态成员的需要性415.1 静态成员的需要性目的：类的所有对象共享某些资源 class Student / ; int count; /学生人数 Student * pFirst; /学生类链表首指针 void fn( )

2、 Student ss; /创建第一个学生对象 count+; /学生人数增1 pFirst=&ss; /没有对pFirst约束，随便乱用，完全没把它当链首指针 /fn( )退出时，ss作用域中止并被析构 ，可学生人数忘了减1 515.2 静态成员的使用静态成员是类中的成员，是类的一部分，在类外不可任意访问，从而起到保护作用。静态成员有静态数据成员和静态成员函数之分。声明格式：static 成员声明;静态数据成员与静态变量相似，具有静态生存期，是在类中声明的全局数据成员，能被同一个类的所有对象所共享。公有静态成员函数不仅可以通过类对象来访问，还可通过“类名:静态成员函数”的形式在程序中直接调用

3、。615.2 静态成员的使用/ ch15_1.cpp#include #include class Student protected: static int noOfStudents; char name40; public: Student(char* pName =no name) cout create one studentn; strncpy(name, pName,40); name39=0; noOfStudents +; /静态成员：每创建一个对象，学生人数增1 cout noOfStudents endl; static int number( ) /静态成员函数 retu

4、rn noOfStudents; Student( ) cout destruct one studentn; noOfStudents-; /每析构一个对象，学生人数减1 cout noOfStudents endl; ; int Student:noOfStudents =0; /静态数据成员在类外分配空间和初始化 void fn( ) Student s1; Student s2; cout Student:number( ) endl; /调用静态成员函数用类名引导 int main( ) fn( ); cout Student:number( ) endl; /调用静态成员函数用类名

5、引导 运行结果： creat one student 1creat one student22 destruct one student1destruct one student00715.2 静态成员的使用静态数据成员不是某一个对象的一部分，而是所有对象共享它，并且能够访问它。静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用，所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。 这样，静态数据成员的空间分配有三个可能的地方：(1)作为类的外部接口的头文件，那里有类声明；(2)类定义的内部实现，那里有类的成员函数定义；(3)应用程序的main( )函数前的全局数据声明和定义

6、处。 815.2 静态成员的使用例如，下面的代码重用Student类，但在应用程序中不得不再定义Student类的静态数据成员：/student.h 类定义class Student protected: static int noOfStudents; /静态数据成员声明 char name40; public: Student(char* pName =no name); Student( ); static int number( ); /静态成员函数声明 ;915.2 静态成员的使用/student.cpp类的内部实现#include #include #include student

7、.hStudent:Student(char* pName) cout create one studentn; strncpy(name, pName, 40); name39 = 0; noOfStudents+; cout noOfStudents endl; Student:Student( ) cout destruct one studentn; noOfStudents-; cout noOfStudents endl; int Student:number( ) /静态成员函数 return noOfStudents; 1015.2 静态成员的使用file2.cpp /应用程序

8、重用了Student类#include “student.h”#include int Student:noOfStudents=0; /初始化静态成员，不便于重用void fn( ) Student s1; Student s2; coutStudent:number( )endl;int main( ) fn( ); coutStudent:number( )endl; return 0; 1115.2 静态成员的使用静态数据成员是类的一部分，静态数据成员的定义是类定义的一部分，故可将其放在类的内部实现部分中定义。定义时，要用类名引导。重用该类时，简单地包含其头文件即可。 例如，下面的程序

9、将ch15_1.cpp改成了多文件程序实现结构： / student.h class Student protected: static int noOfStudents; /静态数据成员声明 char name40; public: Student(char* pName =no name); Student( ); static int number( ); /静态成员函数声明 ;1215.2 静态成员的使用/student.cpp类的内部实现#include #include #include “student.h”int Student:noOfStudents = 0;Student

10、:Student(char* pName) cout create one studentn; strncpy(name, pName, 40); name39 = 0; noOfStudents+; cout noOfStudents endl; Student:Student( ) cout destruct one studentn; noOfStudents-; cout noOfStudents endl; int Student:number( ) return noOfStudents; 1315.2 静态成员的使用/ch15_2.cpp #include student.h /

11、重用Student类 #include void fn( ) Student s1; Student s2; cout Student:number() endl; int main() fn( ); cout Student:number() endl; return 0; 工程文件ch15_2.prg包含： student.cppch15_2.cpp1415.3 静态数据成员使用静态数据成员可以节省内存，因为它只存储一处，供所有对象共享。静态数据成员的值是可修改的，但它对每个对象都是一样的。1. 定义和使用与静态变量相似，静态数据成员是静态存储（static）的，它必须按下列两个步骤进行：

12、在类中使用关键字static声明静态数据成员。 在类外为静态数据成员分配内存空间并初始化。 其定义格式如下：:=15【例】静态数据成员的使用示例#include using namespace std;class CSum public:CSum(int a = 0, int b = 0) /A nSum += a+b; int getSum() return nSum; void setSum(int sum) nSum = sum; private:static int nSum;int CSum:nSum = 0;int main()CSum one(10, 2), two;couton

13、e:sumone.getSum()endl;couttwo:sum=two.getSum()endl;two.setSum(5);coutone:sum=one.getSum()endl;couttwo:sum=two.getSum()endl;return 0;运行结果：one:sum=12two:sum=12one:sum= 5two:sum=51615.3 静态数据成员2. 几点说明（1）静态数据成员是类中的成员，它的访问属性同普通数据成员一样，可以为public、private和protected。（2）静态数据成员的实际定义和初始化本身是不受public、private和protec

14、ted等访问属性限制的。（3）静态数据成员可看成是类中声明、类外定义的静态全局变量，具有静态生存期，在程序中从实际定义时开始产生，到程序结束时消失。 （4）当静态数据成员为public时，在类外对该成员的访问和引用可通过对象，也可直接引用。:1715.3 静态数据成员例：class CSum /public:static int nSum;int CSum:nSum=0;int main()CSum one;one.nSum=10;CSum:nSum=12; /常用方式coutone.nSumendl;return 0;1815.3 静态数据成员例： class Student public:

15、 Student( ) noOfStudent+; / static int noOfStudent; /公共静态数据成员 / ； void fn(Student& s1,Student& s2) couts1.noOfStudents; cout Student:noOfStudents; /此处也可以访问静态数据成员 193. 静态数据成员的使用场合：(1) 用来保存流动变化的对象个数；(2) 存储链表的第一个或者最后一个成员的内存地址 一个指针；(3) 作为一个标记，标记一些动作是否发生；15.3 静态数据成员2015.3 静态数据成员(选讲)例ch15_4，创建一个学生单向链表。cla

16、ss Studentpublic: Student(char* pName); Student();protected: static Student* pFirst; Student* pNext; char name40;Student* Student:pFirst =0;Student:Student(char* pName) strncpy(name,pName,sizeof(name); namesizeof(name)-1 =0; pNext =pFirst; /每新建一个结点(对象),就将其挂在链首 pFirst =this;2115.3 静态数据成员Student:Stude

17、nt() cout name pNext) if(pS-pNext=this) /找到时,pS指向当前结点的结点 pS-pNext=pNext; /pNext即this-pNext return; Student* fn() Student* pS =new Student(Jenny); Student sb(Jone); return pS;2215.3 静态数据成员void main() Student sa(Jamsa); Student* sb =fn(); Student sc(Tracey); delete sb;运行结果：JoneJennyTraceyJamsa2315.4 静

18、态成员函数静态成员函数：在类的定义体中，前面被冠以“static”的成员函数。静态成员函数和静态数据成员一样，都属于类的静态成员，但它们都不专属于某个对象，而是所有对象所共享的成员。因此，访问静态成员函数时，也不需要对象。:在类中，静态数据成员可以被成员函数或静态成员函数所引用。但反过来，静态成员函数却不能直接引用类中说明的非静态成员。 Page 232415.4 静态成员函数Page 24例如，下面的程序，两种调用静态成员函数的方法都是合法的，且意义一样： #include class Student public: static int number( ) return noOfStude

19、nts; /. protected: char name40; static int noOfStudents; ; int Student:noOfStudents = 1; int main( ) Student s; cout s.number() endl; /ok 用对象引用静态成员函数 cout Student:number() endl; /ok 用类名引导静态成员函数 2515.4 静态成员函数一个静态成员函数不与任何对象相联系，故不能对非静态成员进行默认访问。例： #include class Student public: static char* sName()/静态成员

20、函数为所有对象共享 coutnoOfStudentsendl; return name; /error哪个对象？ protected: char name40; static int noOfStudents; ;26 int Student:noOfStudents=0; void fn( ) / Student s; couts.sName( )endl; /sName( )从对象s上得到的是Student类型 /故可写成：Student : sName( ) 15.4 静态成员函数2715.4 静态成员函数(选讲)静态成员函数借助静态数据成员头指针可以对非静态成员访问。例ch15-6.c

21、pp说明了一个访问对象中成员的方法： #include #include class Student public: Student(char* pName); Student( ); static Student* findname(char* pName); protected: static Student* pFirst; Student* pNext; char name40; ;Page 2728 Student* Student:pFirst = 0; /静态成员空间分配及初始化 Student:Student(char*pName)/头插法 strncpy(name,pName

22、, sizeof(name); namesizeof(name)-1=0; pNext=pFirst; pFirst=this; Student:Student( ) if(pFirst=this)pFirst=pNext; return; for(Student* pS=pFirst; pS; pS=pS-pNext) if(pS-pNext=this) pS-pNext=pNext; return; /查找被析构的节点 Page 2815.4 静态成员函数2915.4 静态成员函数Student* Student:findname(char* pName)/静态成员函数 for(Stude

23、nt* pS=pFirst; pS; pS=pS-pNext) if(strcmp(pS-name,pName)=0) return pS; return (Student*)0;int main( ) Student s1(Randy); Student s2(Jenny); Student s3(Kinsey); Student* pS =Student:findname(Jenny) if(pS) cout ok. endl; else cout no find. endl; return 0;3015.5 需要友元的原因问题的提出：对象的保护和私有成员：只允许本类的成员函数访问 为了提

24、高效率,希望本类以外的对象或函数能够访问类中的保护和私有成员 友元：提供了本类外的对象访问保护和私有成员的途径。Page 3031友元：一个类的友元可以访问这个类的保护和私有成员（公有成员当然能够访问，但是一般不要改变其值。）友元可以是下列之一： (1)友元函数不属于任何类的一般函数 (2)友元成员函数另一个类的某个成员函数 (3)友元类另一个类（整个类作友元）注意：友元使得类的封装性受到影响，程序的可维护性变差，应慎重使用 Page 3115.5 需要友元的原因3215.6 友元的使用友元的声明和定义友元声明：友元声明的位置可在类的任何部位，既可在public区，也可在protected区，

25、意义完全一 样。友元的定义：友元不属于本类的成员，所以友元的定义不能在本类的定义体中。 1. 友元函数友元函数：不属于任何类的、被声明为某个类的友元的一般函数。友元函数定义在类的外部，一般与类的成员函数定义放在一起。格式：friend （形参表） #includeclass A protected: int x,y; public: int z; A(int xx=0,int yy=0,int zz=0):x(xx),y(yy),z(zz) friend void in(A); friend void sh(A); ;void in(A a1) couta1.xa1.ya1.z; couta1

26、.x a1.y a1.zendl; void sh(A a2) couta2.x a2.y a2.zendl; int main() A a1(11,22,33); sh(a1); in(a1); sh(a1); return 0;3415.6友元的使用2.友元成员函数友元成员函数：其他某个类的成员函数，是本类的友元格式： friend 函数返回类型 类名标识符:函数名(参数列表)；说明：友元成员函数的声明，除了前面冠以“friend”外，还要注明所属类的类名。友元成员函数应该在自己所属类的定义体中进行定义。3515.6友元的使用class Student; /前项声明，类名声明class T

27、eacher / public: void assignGrades(Student& s); /给定成绩 protected: int noOfStudents; Student * pList100; ; class Student public: / friend void Teacher:assignGrades (Student&s); /是学生类的友元成员函数，同时又是教师类的成员函数 Page 353615.6友元的使用 protected: Teacher * pT; int semesterHours; float gpa; ; void Teacher:assignGrades(Student& s) s.