清华大学C++课程学习笔记——第五章数据共享与共享数据的保护

（一）数据的特点

1.作用域：

作用域名称（由小到大）	作用域范围
函数原型作用域	函数原型中的参数，作用域开始于“（”，结束于“）”
局部作用域	函数的形参，在块中声明的标识符{}
类作用域	范围包括类体和成员函数体
文件作用域	不在各个作用域出现的声明就具有文件作用域，开始于声明点，结束于文件尾

2.可见性

从引用的角度来谈的概念，标识符在某处见，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声明，则该标识符在内层可见；
对于两个嵌套的作用域，内层声明了与外层作用域同名的标识符，则外层作用域的标识符在内层不可见。
【总结：内层作用域的优先级更高】

 # include<iostream>using namespace std;int i; //全局变量，文件作用域int main(){i = 5;{int i;i = 7;//局部变量，局部作用域cout<<"i="<<i<<endl; }cout<<"i="<<i<<endl;return 0;}

结果输出
i=7
i=5

3.生存期

生存期名称
静态生存期	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	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技术处；块作用域中声明的，没有赢static修饰的对象，动态生存期的对象eg.函数体里定义的变量

对比：静态生存期的变量即使离开了作用域也仍然保存着

# include<iostream>
using namespace std;
int i = 1; //i为全局变量，具有静态生存期void other(){static int a = 2;static int b = 3;//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int c = 10;//c为局部变量，具有动态生存期，每次进入函数时都被初始化a+=2;i+=32;c+=5;cout<<"i=:"<<i<<endl;cout<<"a=:"<<a<<endl;cout<<"b=:"<<b<<endl;cout<<"c=:"<<c<<endl;
}int main(){static int a;  //静态局部变量，全局寿命，局部可见int b = -10;   //b,c为局部变量，具有动态生存期int c = 0;cout<<"---main---"<<endl;cout<<"i=:"<<i<<endl;cout<<"a=:"<<a<<endl;cout<<"b=:"<<b<<endl;cout<<"c=:"<<c<<endl;c+=8;i+=10;cout<<"---other---"<<endl;other();return 0;
}

输出结果
i=:1
a=:0
b=:-10
c=:0
---other---
i=:43
a=:4
b=:3
c=:15

变量和对象定义在不同位置
（作用域、可见性、生存期）

（二）数据共享

1.属于整个类的数据成员——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；
必须在类外定义和初始化，用（::）来指明所属的类。
eg:记录点的个数count，程序的小问题在没有点数的时候

#include <iostream>
using namespace std;
class Point //Point类定义
{public: //外部接口Point(int xx=0, int yy=0) {X=xx; Y=yy; countP++; }  //构造函数Point(Point &p);  //拷贝构造函数~Point(){  countP--; }int GetX() {return X;}int GetY() {return Y;}void GetC() {cout<<" Object id="<<countP<<endl;} //输出静态数据成员
private:    //私有数据成员int X,Y;static int countP;  //静态数据成员引用性说明，用于记录点的个数
};
Point::Point(Point &p)
{X=p.X;Y=p.Y;countP++;            //在构造函数中对countP累加，所有对象共同维护同一个countP
}int Point::countP=0;                //静态数据成员定义性说明和初始化，使用类名限定
int main()  //主函数
{Point A(4,5);  //定义对象A,其构造函数回使countP增1cout<<"Point A,"<<A.GetX()<<","<<A.GetY();A.GetC();  //输出对象个数Point B(A); //定义对象B,其构造函数回使countP增1cout<<"Point B,"<<B.GetX()<<","<<B.GetY();B.GetC();  //输出对象个数return 0;
}

2.静态函数成员

背景：之前定义的成员函数是属于对象的，静态函数成员主要用于处理该类的静态数据。
（调用非静态函数时，隐含的传递了对象相关的信息,就是后面提到的this指针，第六章）
eg：把统计点的个数的函数加一个，解决上面例题无法输出0个点的问题，没有点就没法调用
3.友元
（1）类的友元
将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被隐藏的信息；
破坏数据封装和数据隐藏的机制。
（2）友元函数
在类申明中用关键字friend修饰说明的非成员函数，能够通过对象名访问private和protected成员；
eg:计算两个点之间的距离，频繁使用get相关函数
问题：给有元函数传递的引用，传递引用通用的问题是容易把值改变了
（3）友元类
一个类为另一个类的友元，则此类的所有成员函数都能访问对方类的私有成员
声明语法：将友元类名在另一个类中使用friend修饰说明，类的组合与部件

总结：类的友元关系是单向的

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
class Point //Point类定义
{public: //外部接口Point(int xx=0, int yy=0) {X=xx;Y=yy;}int GetX() {return X;}int GetY() {return Y;}friend float fDist(Point &a, Point &b); //友元函数声明，不是成员函数，所以应该把两个点都作为参数传递
private:    //私有数据成员int X,Y;
};
float fDist(Point &p1, Point &p2)   //友元函数实现
{   double x=double(p1.X-p2.X);    //通过对象访问私有数据成员double y=double(p1.Y-p2.Y);return float(sqrt(x*x+y*y));
}
void main() //主函数
{Point myp1(1,1),myp2(4,5); //定义Point类的对象cout<<"The distance is:";cout<<fDist(myp1,myp2)<<endl; //计算两点间的距离
}

（三）共享数据的保护

1.常类型

const:一个承诺，对于不改变对象的函数，主动声明为常函数

名称	语法表达式	说明
常对象	const 类名对象名	必须进行初始化，且不能被更新
常成员	类型说明符函数名（参数表）const	常数据成员和常函数成员通过常对象只能调用它的成员函数；const可用于参与对重载函数的区分；只能在初始化阶段进行赋值
常引用	const 类型说明符 &引用名	被引用的对象不能被更新，eg友元函数中使用常引用作为参数，或得较高的执行效率，保证实参的安全性
常数组	类型说明符 const 数组名[大小]	数组元素不能被更新
常指针		指向常量的指针

【牛客网经常刷到：下面const语句正确的是】

（四）多文件结构

1.组织结构

类声明文件（.h文件）
类实现文件（.cpp文件）
类使用文件（main（）所在的.cpp文件）
利用工程文件来组合各个文件,系统中自带的头文件不带.h用"<>"在安装的默认目录下寻找
eg: # include "Point.h"

2.文件组织结构对应变量和函数的新操作

（1）外部变量
背景：由上面的文件组织结构可知，有些变量可以在多个文件中使用；文件作用域中的变量默认都是外部变量。
使用：extern关键字
（2）外部函数
背景：所有类之外的函数（非成员函数）都是具有文件作用域的
使用：这样的的函数可以在不同的编译单元中被调用，在调用前进行引用性声明(声明函数原型)
（3）匿名空间
变量和函数进行空间限制

3.标准C++库

主要分类：输入/输出类；容器类与抽象数据类型（大批量数据，类模板的总称）；存储管理类；算法；错误处理；运行环境支撑

4.编译预处理命令

#include 包含指令

将一个源文件嵌入到当前源文件中该点处
# include<>按照标准方式搜索，文件位于C++系统目录的include子目录下
# include""首先在当前目录下搜索，再按标准目录搜索
#define 和 #undef
#if和#endif 和#else