2843

Время жизни и область видимости в программировании

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Время жизни и область видимости В языке C блоком считается последовательность объявлений, определений и операторов, заключенная в фигурные скобки. Объект языка C может быть объявлен на внешнем уровне (вне любого блока), на внутреннем уровне (внутри ...

Русский

2012-10-20

54 KB

5 чел.

Время жизни и область видимости

В языке C блоком считается последовательность объявлений, определений и операторов, заключенная в фигурные скобки. Объект языка C может быть объявлен на внешнем уровне (вне любого блока), на внутреннем уровне (внутри блока) и в списке формальных параметров функции. Внутренние уровни могут иметь вложенность, если внутри блока содержится другой блок. Число уровней вложенности теоретически не ограничено. Определение объекта – это объявление инициализированного объекта.

Объявление объекта на внешнем уровне – это либо его создание, либо ссылка на уже созданный в другом файле или в этом же файле ниже объект. Объявление объекта на внутреннем уровне – это всегда его создание.

Время жизни объекта – это интервал времени выполнения программы, в течение которого он существует в памяти ЭВМ. Время жизни может быть либо глобальное, либо локальное.

Объекты с глобальным временем жизни имеют закреплённую за ними область оперативной памяти, в которой хранится их значение в течение всего времени выполнения программы. Это либо объекты, объявленные на внешнем уровне (вне функций), либо объекты, объявленные на внутреннем уровне как статические.

Объекты с локальным временем жизни имеют закреплённую за ними область оперативной памяти, в которой хранится их значение, в течение времени выполнения блока, в котором они объявлены. Это объекты, объявленные внутри блоков. При входе в блок под эти объекты выделяется память, при выходе из блока память освобождается. При повторном входе в блок память под объект выделяется снова, но это может быть совершенно иная область памяти.

Область видимости (действия) объекта – это область программы, в которой объект является доступным для использования. Область действия может быть глобальной для файла, глобальной для другого файла программы или локальной. Объект считается видимым в блоке или в исходном файле, если в этом блоке или файле известны имя и тип объекта. Любой объект не видим в тексте программы до своего объявления, область видимости объекта начинается с точки его объявления (или объявления ссылки на него).

Глобальную для файла область действия имеют объекты, объявленные на внешнем уровне в данном файле, так как к ним можно обратиться из любой области файла за исключением блоков, в которых эти объекты локально переобъявлены.

Глобальную для другого файла программы область действия имеют объекты, объявленные на внешнем уровне в файле и имеющие ссылки в другом файле, в котором к этим объектам можно обратиться из любой области файла за исключением блоков, в которых эти объекты локально переобъявлены.

Локальную область действия имеют объекты, объявленные внутри какого-нибудь блока, их область действия – от точки объявления до конца блока. Если имя локального объекта совпадает с именем глобального объекта, то внутри локального блока глобальный объект становится недоступным.

Локальную область действия имеют также формальные параметры функции, для которых блоком, в котором они объявлены, является тело функции.

Классы памяти

Класс памяти – это механизм, который позволяет определить время жизни и область видимости объявляемого объекта. Ниже в таблице приведены классы памяти языка C, время жизни и область видимости объектов данных классов.

Класс памяти

Ключевое слово

Время жизни

Область видимости

Автоматический

auto

временно

блок

Регистровый

register

временно

блок

Статический локальный

static

постоянно

блок

Статический глобальный

static

постоянно

файл

Внешний

extern

постоянно

файлы программы

Автоматический объект может быть объявлен внутри блока, он имеет локальную область видимости, он видим только внутри блока, в котором объявлен, с момента объявления. Время жизни локального объекта – время выполнения блока, в котором объявлен объект. В другом блоке может использоваться тот же идентификатор для объекта, но это уже совершенно другой объект. Автоматический объект создаётся при входе в блок, при этом никакая инициализация объекта по умолчанию не производится, при выходе из блока он уничтожается, а область памяти, в которой он находился, считается свободной. Автоматические объекты хранятся в стеке. Все локальные объекты по умолчанию имеют класс памяти auto, поэтому данное слово практически никогда не используется. Автоматическим может быть объект любого типа.

Регистровый объект хранится в регистре процессора (если это возможно, если нет, то объект становится автоматическим), что уменьшает время доступа к этому объекту. Регистровым может быть не любой объект, а только такой, который может быть записан в регистры процессора (как правило, переменные типа char, int или ближний указатель). В остальном они аналогичны автоматическим объектам.

Внешний объект может быть объявлен с ключевым словом extern как на внешнем, так и на внутренним уровне, либо без ключевого слова extern на внешнем уровне. Если объект объявляется на внешнем уровне без ключевого слова extern, то это его объявление, область видимости данного объекта – весь файл, в котором он объявлен, начиная с момента объявления (он также может быть виден в других файлах, если там есть на него ссылки). Если объект объявляется с ключевым словом extern на внешнем уровне, то это ссылка на внешний объект, объявленный в другом файле программы (это сообщает компилятору, что такой объект уже существует и его создавать не надо), область видимости данного объекта – весь файл, в котором объявлена ссылка, начиная с момента объявления ссылки (а также и модуль, в котором определён объект). Если объект объявляется с ключевым словом extern на внутреннем уровне, то это ссылка на внешний объект, объявленный в другом файле программы или в этом же файле программы ниже, и область видимости данного объекта для первого случая – блок, в котором объявлена ссылка, и файл, в котором объявлен объект, а для второго случая – блок, в котором объявлена ссылка, и текущий файл начиная с момента объявления объекта. Место в памяти под внешние объекты выделяется в начале работы программы в разделе глобальных и статических объектов, их время жизни – постоянно.  Внешний объект становится видимым с момента своего объявления или с момента объявления ссылки на него. Внешние объекты инициализируются явно константным выражением или нулём по умолчанию и только в одном месте программы. Внешним может быть объект любого типа.

Статический объект может быть объявлен как на внешнем, так и на внутреннем уровне. Место в памяти под статические объекты выделяется в начале работы программы в разделе глобальных и статических объектов, их время жизни – постоянно. Область видимости статических объектов, объявленных на внутреннем уровне, такая же, как и у автоматических. Отличие заключается в том, что после выхода из блока, в котором объявлен объект, он не уничтожается, и его значение продолжает храниться в памяти компьютера. Статическим может быть объект любого типа. Можно описать статический объект на внешнем уровне. Его отличие от обычного внешнего объекта состоит в том, что его область действия – только тот файл, в котором он объявлен, и он не может быть видимым в другом файле программы. Любые статические объекты инициализируются явно константным выражением или нулём по умолчанию и только в одном месте программы.

Локальное переобъявление.

Если в некотором блоке2 объявляется объект2, имя которого совпадает с именем объекта1, видимого в данном блоке2 и объявленного на внешнем уровне или на внутреннем уровне блока1, в который вложен блок2, то в пределах блока2 и всех вложенных в него блоков видим объект2, а объект1 невидим начиная с точки объявления объекта2. Обычно локальные объекты переобъявляют глобальные.

Классы памяти функций.

Определение функции всегда выполняется глобально. Функция видима в модуле начиная с момента своего определения. Объявление функции может выполняться либо глобально, либо локально. Если функция объявлена глобально, то она видима в пределах данного модуля начиная с точки объявления. Если функция объявлена локально в блоке, то она видима в данном блоке начиная с точки объявления. При этом определение функции может находиться в этом же или в другом модуле программы.

Функции могут быть объявлены и определены с классом памяти static или extern.

Функция, объявленная или определенная с классом памяти static, видима в пределах того модуля, в котором она определена. Каждая функция может вызвать другую функцию с классом памяти static из своего модуля, но не может вызвать функцию, определенную с классом static в другом модуле. Разные функции с классом памяти static имеющие одинаковые имена могут быть определены в разных модулях, и это не ведёт к конфликту. Если ключевое слово static используется только в объявлении или определении функции, то все равно считается, что класс функции – static.

Функция, объявленная или определенная, с классом памяти extern, видима в пределах данного модуля начиная с точки объявления или определения (в общем случае объявление и определение функции могут находиться в разных модулях). Если в объявлении или определении функции отсутствует спецификатор класса памяти, то по умолчанию принимается класс extern.

Все объекты с классом памяти extern компилятор помещает в объектном файле в специальную таблицу внешних ссылок, которая используется редактором связей для разрешения внешних ссылок. Часть внешних ссылок порождается компилятором при обращениях к библиотечным функциям языка C, поэтому для разрешения этих ссылок должны быть доступны соответствующие библиотеки функций.

Пример 1

Файл 1.cpp

void func1(void);

void func2(void);

extern void func3(void); // объявление функции, описанной в другом файле

int i1;  //объявление внешней переменной i1

static int j; // объявление статической внешней переменной j

void main(void)

{

i1++;  // изменение внешней переменной i1

extern int i2; //ссылка на внешнюю переменную i2, объявленную ниже

 printf("\n%d ",++i2);

 func1();

for(register int j=0;j<2;j++) /*пример регистровой переменной, закрывающей внешнюю

                                                статическую переменную j */

{

 printf("%d ",j); // печать регистровой переменной j

 func2();

}

func3();

printf("%d ",i2); //печать внешней переменной i2

}

int i2; // объявление внешней переменной i2

void func1(void)

{

printf("%d ",i1);

 for(auto int i1=0;i1<2;i1++) /*пример автоматической переменной, закрывающей  

                                                     внешнюю переменную i1 */

{

 printf("%d ",i1); // печать автоматической переменной i1

 for(int i1=5;i1<7;i1++) /*пример новой автоматической переменной, закрывающей

                                           объявленную ранее автоматическую переменную i1 */

  printf("%d ",i1); // печать новой автоматической переменной i1

 }

}

void func2(void)

{

 static int i1=3; /*объявление статической локальной переменной, хранящей значения

                               между вызовами функции, которая закрывает внешнюю переменную */

 printf("%d %d ",i1,++j); // печать локальной и глобальной статических переменных

 i1++; // изменение значения статической локальной переменной

}

Файл 2.cpp

extern int i1; // ссылка на внешнюю переменную, объявленную в файле 1.cpp

void func3(void)

{

printf("%d ",i1); // печать внешней переменной, объявленной в файле 1.cpp

}

На экране будет напечатано: 1 1 0 5 6 1 5 6 0 3 1 1 4 2 1 1

Файлы 1.cpp и 2.cpp должны быть связаны в проекте.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78858. Проблема истины в познании 14.2 KB
  Проблема истины в познании. Важнейшая проблема в познании это проблема истины. Такое понимание истины было продолжено и материалистами Нового времени.в Софисты считали что объективной истины нет: Человек мера всех вещей.
78859. Интернализм и экстернализм в понимании механизмов научной деятельности 14.04 KB
  Анализируя многообразие течений философии науки можно выделить две различные стратегии: 1 интернализм; 2 экстернализм Экстерналистские взгляды впервые возникли еще в период становления классической науки и признают решающим движущим фактором развития науки внешние для нее обстоятельства социальные экономические и т. По мнению экстерналистов не только возникновение науки но и дальнейшее ее развитие всецело определяется потребностями общества. Тем не менее все эксерналисты сходятся в том что решающее влияние на развитие науки оказывает...
78860. Научные революции и их роль в динамике научного знания 31 KB
  Научные революции и их роль в динамике научного знания В динамике научного знания особую роль играют этапы развития связанные с перестройкой исследовательских стратегий задаваемых основаниями науки. Основания науки обеспечивают рост знания до тех пор пока общие черты системной организации изучаемых объектов учтены в картине мира а методы освоения этих объектов соответствуют сложившимся идеалам и нормам исследования. Но по мере развития науки она может столкнуться с принципиально новыми типами объектов требующими иного видения реальности...
78861. Проблема роста научного знания у К. Поппера 29 KB
  Проблема роста научного знания у К. Говоря о росте знания он имеет в виду не его накопление а ниспровержение старых научных теорий и их замену лучшими научными теориями. В своей концепции он формулирует три основных требования к росту знания: 1 Новое знание должно исходить из новой простой идеи; 2 Новое знание должно приводить к представлению явлений которые до сих пор не наблюдались; 3 Новое знание должно выдерживать новые и строгие поверки В частности именно он ввёл понятие фальсифицируемости лат. flsus ложный необходимого...
78862. Концепция исследовательских программ Лакатоса 30 KB
  Концепция исследовательских программ Лакатоса Лакатос автор теории и методологии научноисследовательских программ в рамках которых вслед за К. Лакатос полагает что основой теории научной рациональности должен стать принцип критицизма универсальный принцип всякой научной деятельности. Лакатос полагает что можно на протяжении длительного времени защищать любую теорию даже если эта теория ложна. Cуть концепции Лакатоса: Согласно Лакатосу в науке образуются не просто цепочки сменяющих одна другую теорий о которых пишет Поппер но...
78863. Эволюция концепции науки в позитивизме 29.5 KB
  Эволюция концепции науки в позитивизме. Позитиви́зм философское учение и направление в методологии науки определяющее единственным источником истинного действительного знания эмпирические исследования и отрицающее познавательную ценность философского исследования. Сущность позитивистской концепции соотношения философии и науки отражается во фразе О. Эталоном научного знания для позитивизма является естествознание методы которого автоматически переносятся на другие науки в том числе социальногуманитарные.
78864. Проблемы развития науки в постпозитивизме 13.56 KB
  Проблемы развития науки в постпозитивизме. философии науки развивается течение постпозитивизма. Постпозитивисты Поппер Мун Лакатос Фейрабенб Полани подвергли критике позитивистский идеал факта введя в анализ науки историческое социологическое и культурологическое измерение. Постпозитивизм общее название используемое в философии науки для обозначения множества методологических концепций пришедших на смену тем которые были присущи методологии логического позитивизма.
78865. Специфика социально-гуманитарного познания 14.44 KB
  Предмет социального познания мир человека а не просто вещь как таковая. Все указанные и им подобные моменты входят в процесс социального исследования и неизбежно сказываются на содержании получаемых в этом процессе знаний. между объектом и субъектом социального познания стоят письменные источники хроники документы и т. Текстовая природа социального познания характерная его черта.
78866. Философия в системе социально-гуманитарного знания 28.5 KB
  Философия в системе социально-гуманитарного знания. При изучении социально-культурных процессов и явлений общество культура человек в современной науке принято делать отличия социально-гуманитарного знания от естественного...