📄 教学--第十五章 存储类型、作用域、可见性和生存期.htm
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<P> </P>
<P>说明：在Unit1.cpp 文件中用到了外部变量：a, a在Unit2.cpp文件内定义。</P>
<P> </P>
<P>现在，我们要限定 Unit2.cpp 里的变量 a 只能在 Unit2.cpp 内可以使用：</P>
<P> </P>
<P>Unit2.cpp 文件：</P>
<P>...</P>
<P><B>static </B>int a;</P>
<P> </P>
<P>我们为 a 的定义加了一个修饰：static。现在再编译，编译器提示一个链接错误，我们在本章前面说过的：“变量 a 没有定义”：</P>
<P><IMG height=20 src="教学--第十五章 存储类型、作用域、可见性和生存期.files/ls15.h8.gif"
width=642 border=0></P>
<P> </P>
<P> </P>
<P>静态函数的例子类似：</P>
<P> </P>
<P>Unit1.cpp 文件：</P>
<P> </P>
<P>... </P>
<P>void func();</P>
<P>int main(int argc, char* argv[])</P>
<P>{</P>
<P> func();</P>
<P> return 0;</P>
<P>}</P>
<P> </P>
<P>Unit2.cpp 文件：</P>
<P>int i;</P>
<P><B>static</B> void func()</P>
<P>{</P>
<P> i = 100;</P>
<P>}</P>
<P>按Ctrl+F9，得到以下链接错误：</P>
<P> </P>
<P><IMG height=19 src="教学--第十五章 存储类型、作用域、可见性和生存期.files/ls15.h7.gif"
width=653 border=0></P>
<P> </P>
<P>又是两个制造错误例子，不要偷懒，务必亲手制造出这两个错误，并且再改正后，才继续看下面的课程。千万不要仅满足于“看得懂”就不动手。那样绝对不可能学会编程。</P>
<P> </P>
<P>static 还有一种用法,称为函数局部静态变量，作用和这里的“全局静态”关系不大，我们在后面的“生存期”中会讲到。</P>
<P> </P>
<P>由于静态变量或静态函数只在当前文件（定义它的文件）中有效，所以我们完全可以在多个文件中，定义两个或多个同名的静态变量或函数。</P>
<P> </P>
<P>比如在A文件和B文件中分别定义两个静态变量a：</P>
<P> </P>
<P>A文件中：</P>
<P>static int a;</P>
<P> </P>
<P>B文件中：</P>
<P>static int a;</P>
<P> </P>
<P>这两个变量完全独立，之间没有任何关系，占用各自的内存地址。你在A文件中改a的值，不会影响B文件中那个a的值。</P>
<P> </P>
<H3><A name=15.2>15.2</A> 作用域和可见性</H3>
<P> </P>
<P>作用域和可见性可以说是对一个问题的两种角度的思考。</P>
<P> </P>
<P>“域”，就是范围；而“作用”，应理解为“起作用”，也可称为“有效”。所以作用域就是讲一个变量或函数在代码中起作用的范围，或者说，一个变量或函数的“有效范围”。打个比方，就像枪发出的子弹，有一定的射程，出了这个射程，就是出了子弹的“有效”范围,这颗子弹就失去了作用。</P>
<P> </P>
<P>代码中的变量或函数，有的可以在整个程序中的所有范围内起作用，这称为“全局”的变量或函数。而有的只能在一定的范围内起作用，称为“局部”变量。</P>
<P> </P>
<H4><A name=15.2.1>15.2.1</A> 局部作用域</H4>
<P> </P>
<P>我们在 5.1.3 “如何为变量命名”这一小节中讲到： <B>“不能</B>在同一作用范围内有同名变量”。因此，下面的代码是错误的：</P>
<P>...</P>
<P>int a; //第一次定义a</P>
<P>int b;</P>
<P>b = 2*a;</P>
<P>int a; //错误：又定义了一次a</P>
<P>...</P>
<P> </P>
<P>那么，在什么情况下，变量属于不同的作用范围呢？我们这里说的是第一种：<B>一对{}括起来的代码范围，属于一个局部作用域</B>。如果这个局部作用域包含更小的子作用域，那么子作用域的具有较高的优先级。在一个局部作用域内，变量或函数从其声明或定义的位置开始，一直作用到该作用域结束为止。</P>
<P> </P>
<P>例一：变量只在其作用域内有效</P>
<P> </P>
<P>void func()</P>
<P>{</P>
<P> int a; </P>
<P> </P>
<P> a = 100;</P>
<P> </P>
<P> cout << a << endl; //输出a的值</P>
<P>}</P>
<P> </P>
<P>int main(int argc, char* argv[])</P>
<P>{</P>
<P> cout << a << endl; // <-- 错误：
变量a未定义</P>
<P> </P>
<P> return 0;</P>
<P>}</P>
<P> </P>
<P> </P>
<P>说明：在函数 func()中，我们定义了变量a，但这个变量的“作用域”在 }
之前停止。所以，出了花括号以后，变量a就不存在了。请看图示：</P>
<P><IMG height=241 src="教学--第十五章 存储类型、作用域、可见性和生存期.files/ls15.h9.gif"
width=353 border=0></P>
<P> </P>
<P>结论：在局部作用域内定义的变量，其有效范围从它定义的行开始，一直到该局部作用域结束。</P>
<P>在局部作用域内定义的变量，称为“局部变量”。</P>
<P> </P>
<P>上例中的局部作用域是一个函数。其它什么地方我们还能用到{}呢？很多，所有使用到复合语句的地方，比如：</P>
<P> </P>
<P>//if 语句</P>
<P>if( i> j)</P>
<P>{</P>
<P> int a; </P>
<P> ... ... </P>
<P>}</P>
<P>上面的a是一个局部变量，处在的if语句所带的那对 {} 之内。</P>
<P> </P>
<P>//for 语句：</P>
<P>for(int i=0;i<100;i++)</P>
<P>{</P>
<P> int a; </P>
<P> ... ...</P>
<P>}</P>
<P>上面的a也是一个局部变量。处在for语句带的{}之内。</P>
<P>for 语句涉及局部作用域时，有一点需要特别注意：上面代码中，变量 i 的作用域是什么？</P>
<P>根据最新的 ANSI C++
规定，在for的初始语句中声明的变量，其作用范围是从它定义的位置开始，一直到for所带语句的作用域结束。而原来老的标准是出了for语句仍然有效，直到for语句外层的局部作用域结束。请看对比：</P>
<P>假设有一for语句，它的外层是一个函数。新老标准规定的不同作用域对比如下：</P>
<P><IMG height=189 src="教学--第十五章 存储类型、作用域、可见性和生存期.files/ls15.h11.gif"
width=410 border=0></P>
<P>如果按照旧标准，下面的代码将有错，但对新标准，则是正确的，请大家考虑为什么：</P>
<P> </P>
<P>void func()</P>
<P>{</P>
<P> for(int i=0;i<9;i++)</P>
<P> {</P>
<P> cout << i << endl;</P>
<P> }</P>
<P> </P>
<P> for(int i=9;i>0;i--) //<-- 在这一行，旧标准的编译器将报错，为什么?</P>
<P> {</P>
<P> cout << i << endl; </P>
<P> }</P>
<P>}</P>
<P> </P>
<P>Borland C++ Builder
对新旧标准都可支持，只需通过工程中的编译设置来设置采用何种标准。默认总是采用新标准。记住：如果你在代码中偶尔有需要旧标准要求的效果，你只需把代码码写成这样：</P>
<P>int i;</P>
<P>for(i=0;i<9;i++)</P>
<P>{</P>
<P> ...</P>
<P>}</P>
<P>这时候，i的作用域就将从其定义行开始，一直越过整个for语句。</P>
<P> </P>
<P>其它还有不少能用到复合语句（一对{}所括起的语句组）的流程控制语句，如do..while等。请复习以前相关课程。</P>
<P>其实，就算没有流程控制语句，我们也可以根据需要，在代码中直接加上一对{}，人为地制造一个“局部作用域”。比如在某个函数中：</P>
<P>void func()</P>
<P>{</P>
<P> int a = 100;</P>
<P> cout << a << endl;</P>
<P> </P>
<P><FONT color=#ff0000> {</FONT></P>
<P><FONT color=#ff0000> int a =
200;</FONT></P>
<P><FONT color=#ff0000> cout << a
<< endl;</FONT></P>
<P><FONT color=#ff0000> }</FONT></P>
<P> </P>
<P> cout << a << endl; </P>
<P>}</P>
<P> </P>
<P>代码中红色部分即是我们制造的一个局部作用域。执行该函数，将有如下输出：</P>
<P><FONT color=#ffffff><SPAN
style="BACKGROUND-COLOR: #000000">100</SPAN></FONT></P>
<P><FONT color=#ffffff><SPAN
style="BACKGROUND-COLOR: #000000">200</SPAN></FONT></P>
<P><FONT color=#ffffff><SPAN
style="BACKGROUND-COLOR: #000000">100</SPAN></FONT></P>
<P>你能理解吗？</P>
<P> </P>
<H4><A name=15.2.2>15.2.2</A> 全局作用域 和 域操作符</H4>
<P> </P>
<P>如果一个变量声明或定义不在任何局部作用域之内，该变量称为<B>全局变量</B>。同样，一个函数声明不处于任何局部作用域内，则该函数是全局函数。</P>
<P> </P>
<P>一个全局变量从它声明或定义的行起，将一起直接作用到源文件的结束。</P>
<P> </P>
<P>请看下例：</P>
<P>//设有文件 Unit1.cpp,内定义一个全局变量：</P>
<P> </P>
<P>int a = 100;</P>
<P> </P>
<P>void func()</P>
<P>{</P>
<P> cout << a << endl; </P>
<P>}</P>
<P> </P>
<P>输出：</P>
<P><FONT color=#ffffff><SPAN
style="BACKGROUND-COLOR: #000000">100</SPAN></FONT></P>
<P> </P>
<P>我们今天还要学习到一个新的操作符，域操作符
“::”。域操作符也称“名字空间操作符”，由于我们还没学到“名字空间”，所以这里重点在于它在全局作用域上的使用方法。</P>
<P> </P>
<P>::
域操作符，它要求编译器将其所修饰的变量或函数看成全局的。反过来说，当编译器遇到一个使用::修饰的变量或函数时，编译器仅从全局的范围内查找该变量的定义。</P>
<P> </P>
<P>下面讲到作用域的嵌套时，你可以进一步理解全局作用域如何起作用，同时，下例也是我们实例演示如何使用域作用符::的好地方。</P>
<P> </P>
<H4><A name=15.2.3>15.2.3</A> 作用域嵌套及可见性</H4>
<P> </P>
<P>例二：嵌套的两个作用域</P>
<P> </P>
<P>在例一的基础上，我增加一个全局变量：</P>
<P> </P>
<P><B>int a = 0; //<-- 全局变量,并且初始化为0</B></P>
<P> </P>
<P>void func()</P>
<P>{</P>
<P> int a;</P>
<P> </P>
<P> a = 100;</P>
<P> </P>
<P> cout << a << endl; //输出a的值</P>
<P>}</P>
<P> </P>
<P>int main(int argc, char* argv[])</P>
<P>{</P>
<P> cout << a << endl; //输出a的值</P>
<P>} </P>
<P> </P>
<P>我们在 5.1.3 “如何为变量命名”这一小节中讲到： <B>“</B>不能在同一作用范围内有同名变量”。
上面的代码中，定义了两个a，但并不违反这一规则。因为二者处于不同的作用范围内。下图标明了两个a的不同作用范围：</P>
<P><IMG height=215 src="教学--第十五章 存储类型、作用域、可见性和生存期.files/ls15.h10.gif"
width=357 border=0></P>
<P>从图示中看到：两个变量a：1个为全局变量，一个为局部变量。前者的作用域包含了后者的作用域。这称为作用域的嵌套。</P>
<P>如果在多层的作用域里，有变量同名，那么内层的变量起作用，而外层的同名变量暂时失去作用。比如在上例中，当代码执行到<FONT
color=#ff0000>①</FONT>处时，所输出的是函数 func()内的a。而代码<FONT
color=#0000ff>②</FONT>处，输出的是全局变量a。</P>
<P>这就引出一个“可见性”这个词，当内层的变量和外层的变量同名时，在内层里，外层的变量暂时地失去了可见性。</P>
<P> </P>
<P>不过，如果外层是全局作用域，那么我们可以使用::操作符来让它在内层有同名变量的情况下，仍然可见。</P>
<P> </P>
<P>int a = 0;</P>
<P>void func()</P>
<P>{</P>
<P> int a;</P>
<P> a = 100;</P>
<P> </P>
<P> cout << a << endl; //输出内层的a；</P>
<P><B> cout << ::a << endl; </B>//输出全局的a。</P>
<P>}<BR> </P>
<P>最后请大家把本节中讲到例子，都在CB上实例际演练一下。</P>
<P> </P>
<H3><A name=15.3>15.3</A> 生存期</H3>
<P> </P>
<P>一个变量为什么有会不同的作用域？其中一种最常见的原因就是它有一定的生存期。什么叫生存期？就像人一样，在活着的时候，可以“起作用”，死了以后，就不存在了，一了百了。</P>
<P>那么，在什么情况下一个变量是“活”着，又在什么情况下它是“死”了，或“不存在”了呢？</P>
<P>大家知道，变量是要占用内存的。比哪一个int类型的变量占用4个字节的内存，或一个char类型的变量占用1个字节的内存。如果这个变量还占用着内存，那么我们就认为它是“活着”，即，它存在着。而一个变量释放了它所占用的内存，我们就认为它“死了”，“不存在”了。</P>
<P>有哪个同学能告诉我，在我们的教程中，我这是第几次讲到“变量和内存”的关系？呵，我也记不得了。不管怎样，这里又是一次——我们必须从整体上讲一讲：一个程序在内存中如何存放？</P>
<P> </P>
<H4><A name=15.3.1>15.3.1</A> 程序的内存分区</H4>
<P> </P>
<P>先从程序上看“生”和“死”。</P>
<P>用CB编译出一个可执行文件(.exe)，它被存放在磁盘上。当它没有运行时，我们认为它是“死”的。而当我们双击它，让它“跑”起来时，我们认为它是“活”的，有了“生命”。等我们关闭它，或它自行运行结束，它又回到了“死”的状态下。在这个过程里。</P>
<P>程序运行时，它会从操作系统那里分得一块内存。然后程序就会把这些内存（严格讲是内存的地址）进行划分，哪里到哪里用来作什么。这有点像我们从老板那里领来2000大洋，其中1000无要交月租，500元做生活费……真惨。</P>
<P>那么，程序有哪些需要入占用内存呢？</P>
<P>首先，代码需要一个空间来存放。因此，到手的内存首先要分出一块放代码的地方，称为代码区。剩下的是数据。根据不同需要，存放数据有区域有三种：数据区，栈区，堆区。为什么存放数据的内存需要分成三个区域？这个我先不说，先来说说数据（变量等）被放入不同的区内，将遇上什么样不同的命运。</P>
<P> </P>
<P>第一、放入数据区的数据。</P>
<P>生存期：这些数据的命运最好。它们拥有和程序一样长的生存期。程序运行时，它们就被分配了内存，然后就死死占着，直到程序结束。</P>
<P>谁负责生死：这些数据如何产生，如何释放，都是程序自动完成的，我们程序员不用去费心为产生或释放这些变量写代码。</P>
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