C++ 数据共享与保护
作者：AF_MAX
1.作用域
作用域：一个标识符在程序正文中有效的区域。
函数原型（函数声明）作用域
例如函数原型void Print(int a);，变量a的作用域为括号左右之间。
局部作用域
例如如下函数定义，变量a的作用域为大括号之间。
void Print(){
int a = 0;
std::cout << a << std::endl;
}
类作用域
X类的成员m具有类作用域（设其一个实例对象为x），以下是在不同环境下对m的访问方法：
1.类内访问：
直接通过标识符m访问。
2.类外访问：
普通成员通过x.m类成员通过
X::m对象指针通过
ptr->m
命名空间作用域
在XX命名空间中声明的对象m，其作用域在命名空间之内。命名空间外想访问该对象要以XX::m的方式进行。
namespace XX{ // 命名空间中声明
void Print();
}
XX::Print(){ // 命名空间外定义
//Print函数的定义
}
XX::Print() // 命名空间外使用
using语句可以简化对命名空间内对象的访问：
- 1.使用
using XX::Print;语句后，其后只需要通过Print就可以调用该函数对象。 - 2.使用
using namespace XX;语句后，其后只需要通过函数名就可以调用XX命名空间下的对象。
2.可见性
可见性：程序运行到某一点，能够引用到的标识符，称该标识符为可见的。
可见性隐藏规则：在多个具有包含关系的作用域声明的同名标识符，外层标识符在内层不可见。
全局变量：可以被本程序所有对象或函数引用。
- 在默认（全局）命名空间内声明的对象为全局变量，默认本编译单元内可以引用。
- 通过关键词
extern声明引用的全局变量为其他编译单元中已经定义的全局变量。 - 通过关键词
static声明的全局变量只能在本编译单元中使用，不能在其他编译单元用extern声明引用。
局部变量：只能在内部作用域内被引用
3.对象的生存期
生存期：从对象内存空间被分配到被释放的期间。
静态生存期：对象的生存期与程序的运行期相同。
- 1.在命名空间内声明的对象都具有静态生存期。
- 2.在局部作用域中用
static关键词声明的对象具有静态生存期，在对应局部作用域中具有可见性。
动态生存期：对象的生存期为声明点到声明点所在作用域的结束点之间。
4.类数据的共享
面向结构编程：
程序模块：函数
数据共享方式：参数传递、全局变量
面向对象编程：
程序模块：类
数据共享方式：类的静态成员（类内数据共享）、类的友元（类外数据共享）
类的静态数据成员（类属性）：类变量由该类所有实例对象共享，用static修饰。
设X类的静态成员为m，类的一个实例对象为x：
- 类的静态变量必须类内声明，类外定义。
- 在类的第一个实例对象初始化前初始化，在内存上只有一份副本。
- 类外定义时通过X::m进行引用，定义后可以通过实例对象进行引用，如x.m。
类的静态函数成员（类方法）：主要是处理类属性或者处理该类下多个实例对象的方法，用static修饰。
设X类的静态函数为func，类的一个实例对象为x：
- 可以直接访问该类的静态数据和函数成员，不能访问非静态成员。
- 可以在类的第一个实例对象初始化前通过
X::func进行调用。 - 在实例对象初始化可以通过
x.func调用，但是为了代码的可读性，不推荐这样使用。
// 静态成员案例
#include<iostream>
using namespace std;
class A {
public:
static int s_count; // 私有静态数据成员声明
static void set_count(int i) { // 静态方法定义
s_count = i;
}
void UsingCount(){
s_count++;
}
};
int A::s_count = 0; // 私有静态数据成员类外定义（注意要在前面加上数据的类型说明符）
int main() {
A::s_count; // 通过类名调用
A::set_count(11); // 对象初始化前通过静态函数成员访问
A a1;
a1.UsingCount(); // 通过普通函数成员修改静态数据成员
cout << a1.s_count << endl; // 通过对象访问静态数据成员
A a2;
a2.UsingCount();
cout << a2.s_count << endl; // 如果输出结果是13，则证明静态数据成员是共享的
}
输出结果：
12
13
友元关系：一个类主动声明其他类或函数是他的友元，进而给他们提供本类的访问特许，用friend修饰。
友元函数：被一个类声明为友元的函数，在他的函数体内可以通过对象名访问类的私有和保护成员。
友元类：被一个类A声明为友元的另一个类B，类B内所有成员函数都是类A的友元函数。
//友元数据共享案例
#include<iostream>
using namespace std;
class A {
private:
int m_nums = 10; // 私有数据成员
friend class B; // 友元类声明
};
class B { // 友元类
public:
void Print(A& a) { // 友元函数
cout << a.m_nums << endl; // 通过对象名访问私有成员
}
};
int main() {
A a;
B b;
b.Print(a); // 访问私有数据成员
}
结果输出：
10
1
5.类共享数据的保护
常对象：常对象的数据成员值在对象整个生存期间不能被更改。
设A类的常对象为a，常函数成员为func,常数据成员为m：
- 1. 声明语法：
const A a; - 2. 常对象必须进行初始化，而且不能被更新（不能赋值或者调用普通成员函数）。
- 3. 常对象只能调用常函数成员。
常函数成员：能被常对象调用访问常数据成员。
- 1. 常函数成员声明语法：返回值类型 func(参数表)const;
- 2. 常函数成员定义部分时要带上
const。 - 3. 常函数调用期间，因为目标对象视为常对象，所以只能调用常函数。
- 4.
const可以用于函数重载，通过非const对象调用重载函数优先调用非const的重载函数。
常数据成员：值在初始化后不能被更新。
- 1. 常数据成员声明语法：
const数据类型m;。 - 2. 常数据成员不能被赋值，构造函数只能通过初始化列表进行初始化。
- 3. 静态常数据成员在类外进行定义。
//常成员案例
#include<iostream>
using namespace std;
class A {
public:
void Print()const { // 不修改对象数据成员值的函数应该设为常函数
cout << a << ',' << b << ',' << s << endl;
}
A(int i) :b(i) {}; // 初始化列表初始化
private:
const int a = 1; // 已初始化的常数据成员
const int b; // 未初始化的常数据成员
const static int s; // 常静态数据成员
};
const int A::s = 3; // 类外定义
int main() {
A a(2);
a.Print();
}
结果输出：
1,2,3
1
常引用：常引用所引用的对象被视为常对象。
- 1. 常引用声明语法：
const数据类型 &引用名。 - 2.非
const的引用只能绑定到普通对象。 - 3. 对于无需修改值的参数（复制构造函数），尽量使用
const进行应用
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