ch09程序组织.ppt

1、2020年8月25日星期二,第9章 程序组织和编译预处理,C+实用教程,2,目录,9.1 作用域和可见性 9.2 内存区和存储类型 9.3 编译预处理 9.4 名称空间,C+实用教程,3,9.1 作用域和可见性,作用域又称作用范围，是指程序中标识符（变量名、函数名、数组名、类名、对象名等）的有效范围。 标识符的作用域分为5种：函数原型作用域、函数作用域、块作用域、类作用域和文件作用域。 一个标识符是否可以被引用，称为标识符的可见性。 在一个C+程序中，一个标识符只能在声明或定义它的范围内可见，在此之外是不可见的。,C+实用教程,4,9.1.1 函数原型作用域,函数原型作用域指声明函数原型时所指

2、定的参数标识符的作用范围。 该作用范围在函数原型声明中的左、右圆括号之间。 可以与函数定义中说明的标识符名称不同 可以省略,int x ; int sum( int x , int y ) ; y = 100 ; int main() . int sum( int a, int b ) ,/ error,C+实用教程,5,9.1.2 函数作用域,具有函数作用域的标识符在声明它的函数内可见，但在此函数之外是不可见的。 在C+中，只有goto语句使用的标号是唯一具有函数作用域的标识符。 标号可以先使用后声明。 goto语句不能跨函数跳转。,void fun(void) int a, sum=0;

3、START: cina; if (0=a) goto END; else sum+=a; goto START; END: coutsumendl; ,C+实用教程,6,9.1.3 块作用域,在块（语句）中声明的标识符，其作用域从声明处开始，直到结束块的花括号为止。 块作用域也称局部作用域，具有块作用域的变量是局部变量。 注意：当标识符的作用域完全相同时，不允许出现相同的标识符名。而当标识符具有不同的作用域时，允许标识符同名。,void fun(void) int a; cin a; if (a0) a=-a; int b; ,a作用域,b作用域,void fun(void) int a; i

4、nt a; a=100; couta; ,C+实用教程,7,9.1.4 文件作用域,所有在函数外定义的标识符称为全局标识符。 全局标识符的作用域是文件作用域，它从声明处开始，直到文件结束一直是可见的。 （1）全局常量或全局变量的作用域从定义开始到源程序文件结束。 （2）若函数定义在后，调用在前，必须进行函数原型声明。 （3）对于头文件中定义的标识符，当它们被预编译时，头文件的内容将在源文件的相应位置展开，所以在头文件中定义的标识符的作用域可以看成从#include该头文件开始的位置到源程序文件结束。,const float PI=3.14; int a; void main() / void

5、fun(void) / ,C+实用教程,8,作用域的层次,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声明了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（即名称的屏蔽，或可见性）。,C+实用教程,9,/ id=7,/ id=5,/ temp=4,#include int id = 3 ; /文件作用域 int temp = 4 ; int main( ) id = 5 ; if ( id 0 ) int id ; /块作用域 id = 7 ; coutid=idendl; cout“temp=“te

6、mpendl; coutid=idendl; ,C+实用教程,10,9.1.5 域运算符,作用域嵌套的时候，如果被隐藏的是全局变量，则可用域运算符“:”来引用该全局变量。,C+实用教程,11,例Ex_Process 在块作用域内引用文件作用域的同名变量示例,#include using namespace std; int i = 10;/ A int main() int i = 20;/ B int i = 5;/ C int j; :i = :i + 4;/ :i是引用A定义的变量i，不是B中的i j = :i + i;/ 这里不加:的i是C中定义的变量 cout:i = :i, j =

7、 jn; cout:i = :i, i = in; / 这里不加:的i是B中定义的变量 return 0; ,C+实用教程,12,9.1 作用域和可见性 9.2 内存区和存储类型 9.3 编译预处理 9.4 名称空间,C+实用教程,13,9.2 内存区和存储类型,存储类型是针对变量而言的，它规定了变量的生存期。 无论是全局变量还是局部变量，编译系统会根据其存储方式定义、分配和释放相应的内存空间。 变量的存储类型反映了变量在何处开辟内存空间，以及占用内存空间的有效期限。,C+实用教程,14,9.2.1 内存区,在C+中，一个程序编译后的数据所占用的内存可简单地分为4个区，分别是： 栈（stack

8、）：连续，大小由操作系统预先规定，编译时自动分配和释放，存放程序中的局部变量、数组、函数参数等，容易产生溢出（overflow） 。 堆（heap）：不连续，虚内存，大小不限，通过程序管理，用new和delete动态分配和释放，速度慢。 全局/静态数据区：堆结构，管理由系统自动进行，存放程序中的全局变量、静态（static）数据等。 常量区：存放常量（如数值常量、字符常量、字符串常量等），不可修改。,C+实用教程,15,9.2.2 自动类型和寄存器类型,在C+中，变量有4种存储类型：自动类型（auto）、静态类型（static）、寄存器类型（register）和外部类型（extern）。 存储

9、类型指定的一般格式： 存储类型缺省时为自动类型，在栈区中分配内存空间。 使用register声明时，可加快程序的运行速度。若系统寄存器已经被其他数据占据，会自动被当做auto变量。, ;,C+实用教程,16,9.2.3 静态类型,若在声明局部变量类型时加上关键字static，则将其定义成了一个静态类型的变量。 静态类型的局部变量虽具有局部变量的作用域，但却有全局变量的生存期。 在声明静态类型变量时，若没有指定初值，编译器会将其置为0。 静态类型的变量只在第一次执行时进行初始化。,C+实用教程,17,例Ex_Static 使用静态类型的局部变量,#include using namespace

10、std; void count() int i = 0; static int j = 0; / 静态类型 i+; j+; couti = i, j = jn; int main() count(); count(); return 0; ,C+实用教程,18,静态全局变量,在程序中声明的全局变量总是静态存储类型。 若在全局变量前加上static，使该变量只在这个源程序文件内使用，称为全局静态变量或静态全局变量。 若一个程序由一个文件组成，在声明全局变量时，有无static并没有区别，但若多个文件组成一个程序时，加与不加static，其作用完全不同。,C+实用教程,19,例Ex_StaticS

11、cope 使用静态类型的全局变量,Ex_StaticScope.cpp #include stdafx.h #include using namespace std; int n; void f(); int main() n = 20; coutn = nn; f(); return 0; ,Ex_StaticScope_1.cpp #include stdafx.h #include using namespace std; static int n; void f() n+; coutn = nn; ,C+实用教程,20,9.2.4 外部类型,使用关键字extern声明的变量称为外部变量

12、。 当某个变量被声明成外部变量时，不必再次为它分配内存就可以在本程序中引用这个变量。 在C+中，只有两种情况需要使用外部变量： 在同一个源文件中，若定义的变量使用在前，声明在后，这时在使用前要声明为外部变量。 当由多个文件组成一个完整的程序时，在一个源程序文件中定义的变量要被其他若干源文件引用时，引用的文件中要用extern对该变量进行外部声明。,C+实用教程,21,例Ex_Extern1 同一个源文件中的外部变量使用,#include using namespace std; extern int a;/ 声明外部变量a， void count() a+; coutan; int a = 1

13、0;/ 外部变量a的实际定义处 int main() count(); coutan; return 0; ,C+实用教程,22,例Ex_ Extern2 不在同一个源文件中的外部变量的使用,Ex_Extern2.cpp #include stdafx.h #include using namespace std; extern int n;/ 外部变量声明 void f() n+; coutn = nn; ,Ex_Extern2_1.cpp #include stdafx.h #include using namespace std; int n; void f(); int main()

14、n = 20; coutn = nn; f(); return 0; ,C+实用教程,23,9.1 作用域和可见性 9.2 内存区和存储类型 9.3 编译预处理 9.4 名称空间,C+实用教程,24,9.3 编译预处理,编译预处理命令是在程序编译的时候被执行的。 编译预处理命令在程序中都以“#”来引导，每一条预处理命令必须单独占用一行，它不是C+语句，在结尾没有分号“；”。 编译预处理命令扩展了C+程序设计的能力，可以使用户编写的程序更便于阅读、修改、移植和调试。 C+提供的预处理命令主要有三种：宏定义命令、文件包含命令、条件编译命令。,C+实用教程,25,9.3.1 宏定义,宏定义是用一个指

15、定的标识符来代替一个字符串。它有两种形式：不带参数的宏定义和带参数的宏定义。,#define 字符串 #define (参数名表) 字符串 #undef,#define PI 3.141593 #define PI 3.14ABC593 #defineWIDTH 80 #defineLENGTH (WIDTH+10),#define MAX(a,b) (a)(b)?(a):(b) x=MAX(3,9) /序列替换: x=(a)(b)?(a):(b) /参数替换: x=(3)(9)?(3):(9) /计算: x=9,#define AREA(r) (3.14159*r*r) x=AREA(2+3

16、) /序列替换: x=(3.14159*r*r) /参数替换: x=(3.14159*2+3*2+3) /计算:,C+实用教程,26,9.3.2 条件编译命令,条件编译使同一源程序在不同的编译条件下得到不同的目标代码。,（1）第一种形式 #ifdef #else #endif,（2）第二种形式 #ifndef #else #endif,（3）第三种形式 #if #elif . #else #endif,C+实用教程,27,例Ex_UseIfdef 使用#ifdef条件编译命令,#include using namespace std; #define LI int main() #ifdef

17、LI coutHello, LI!n; #else coutHello, everyone!n; #endif return 0; ,Hello, LI,C+实用教程,28,例Ex_UseIf 使用#if条件编译命令示例,#include using namespace std; #define A -1 int main() #ifA0 cout0n; #elif A0 couta0n; #else couta=0n; #endif return 0; ,程序运行结果如下：a0 若将#define A -1改为 #define A 0 程序运行结果如下：a=0,C+实用教程,29,9.3.3

18、 文件包含命令,C+提供#include命令实现文件包含操作，它有标准方式和用户方式两种格式。 要注意如下两点。 一条#include命令只能包含一个文件，若想包含多个文件须用多条包含命令一一指定。 在ANSI/ISO C+中，#include后面的文件名不再有.h扩展名，取而代之的是直接使用文件名，如以前的程序中iostream是C+头文件的文件名。,#include #include 文件名,C+实用教程,30,头文件内容,可以包含 全局数据声明 extern int n; 函数声明 void fn(); 类型声明 class Student; 全局常量定义 const float pi=

19、3.14; 内联函数定义 inline void fn() . 模板声明和定义 template class A. 名空间定义 namespace N. 类型定义 enum COLOR; class A; 预编译指令 #include 注释 /*.*/ /. 不可以包含 全局数据定义 int n; 函数定义 void fn() .,C+实用教程,31,9.3.4 文件重复包含处理,文件重复包含在比较大的程序中经常出现。 一种方法是将头文件中的代码使用条件编译命令来限定。,C+实用教程,32,9.3.4 文件重复包含处理,另一种方法是使用预编译命令#pragma once，用它指定文件只被编译器包含一次。,C+实用教程,33,9.1 作用域和可见性 9.2 内存区和存储类型 9.3 编译预处理 9.4 名称空间,C+实用教程,34,9.4 名称空间,在C+中，名称可以是变量、函数、结构、枚举、联合及类的名字等。 随着程序代码的增多，名称相互冲突的可能性也将增加。 解决名称空间问题的方法是使用C+新的名称空间特性，通过名称空间的作用域机制来解决。,C+实用教程,35,1. 名称空间的定义,同一个文件中，允许定义多个名称空间。 一旦定义名称空间，标识符就标识了名称空间体的那个区域。,namespace 标识符 成员； ,体,C+实用教程