4880

Область видимости и время жизни переменных. Локальные и глобальные переменные. Статические переменные

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Область видимости и время жизни переменных. Локальные и глобальные переменные. Статические переменные. Каждое имя в программе на С++ должно относиться к уникальной сущности –объекту, функции, типу или шаблону. Однако, это не означает, что оно м...

Русский

2012-11-28

49 KB

14 чел.

Область видимости и время жизни переменных. Локальные и глобальные переменные. Статические переменные.

Каждое имя в программе на С++ должно относиться к уникальной сущности –объекту, функции, типу или шаблону. Однако, это не означает, что оно может встретиться только один раз во всей программе: имя можно повторно использовать для обозначения другой сущности, но только в тос случае, когда есть некоторый контекст, позволяющий различить разные значения одного и того же имени. В качестве такого контекста выступает область видимости.

Локальная область видимости – это часть исходного текста программы, содержащаяся в определении функции или в блоке кода. Любая функция имеет собственную область видимости, и каждая составная инструкция (или блок) внутри функции также представляет собой отдельную локальную область. Имена, описанные в локальной области видимости называют локальными именами. Область видимости локального имени простирается от точки его описания до конца блока, в котором появилось это описание.

Область видимости пространства имен – это часть исходного текста программы, не содержащаяся внутри объявления или определения функции или определения класса. Самая внешняя часть называется глобальной областью видимости или глобальной областью видимости пространства имен. Область видимости имени здесь простирается от точки его описания до конца файла, в котором появилось это описание.

Описание имени в блоке может скрывать описание в объемлющем блоке или глобальное имя, то есть имя может быть переопределено так, что оно будет обозначать другой объект внутри блока. После выхода из блока прежнее значение имени (если оно было) восстанавливается. Разрешение имени в локальной области видимости происходит следующим образом: просматривается та область, где оно встретилось. Если объявление найдено, имя разрешено. Если нет, просматривается область видимости, включающая текущую. Этот процесс продолжается до тех пор, пока объявление не будет найдено либо не будет достигнута глобальная область видимости. Если и там имя не найдено, оно будет считаться ошибочным.

int x;            // глобальное x

void f()

{

   int x;        // локальное x скрывает глобальное x

   x = 1;        // присвоить локальному x

   

   // вложенный блок

   {     

       int x;    // скрывает первое локальное x

       x = 2;    // присвоить второму локальному x

   }

   

   x = 3;        // присвоить первому локальному x

}

int* p = &x;      // взять адрес глобального x

 

С помощью операции разрешения области видимости :: можно обратиться к скрытому глобальному имени, например:

int x;

void f2()

{

 int x = 1;      // скрывает глобальное x

::x = 2;        // присваивание глобальному x

}

Имена  формальных параметров функции считаются описанными в основном блоке функции, поэтому в описании ниже есть ошибка: x определено дважды в одной и той  же  области видимости:

void f5( int x )

{

 int x;       // ошибка

}

Для некоторых инструкций языка C++ разрешено объявлять переменные внутри управляющей части. Например, в цикле for переменную можно определить внутри инструкции инициализации:

for ( int i = 0; i < 10; ++i )

{

cout << i;

}

cout << i; // ошибка

Поскольку переменная, объявленная в инструкции инициализации цикла for, является локальной для цикла, то же самое имя допустимо использовать аналогичным образом и в других циклах, расположенных в данной локальной области видимости:

void f( int * a, int N )

{

 for ( int i = 0; i < N; ++i )     // допустимо

 a[i] = i;

 for ( int i = N - 1; i >= 0; --i )  // допустимо, другое i

 cout << a[i];

 for ( int i = 0; i < N; ++i )     // допустимо, другое i

 a[i] = a[i] * a[i];

}

Аналогично переменная может быть объявлена внутри условия инструкций if и switch, а также внутри условия циклов while и for.

Объявление функции в глобальной области видимости вводит глобальную функцию, а объявление переменной – глобальный объект. Глобальный объект существует на протяжении всего времени выполнения программы. Время жизни глобального объекта начинается с момента запуска программы и заканчивается с ее завершением. Для того чтобы глобальную функцию можно было вызвать или взять ее адрес, она должна иметь определение. Любой глобальный объект, используемый в программе, должен быть определен, причем только один раз.

Объявление функции устанавливает ее имя, а также тип возвращаемого значения и список параметров. Определение функции, помимо этой информации, задает еще и тело – набор инструкций, заключенных в фигурные скобки. Функция должна быть объявлена перед вызовом.

// объявление функции calc()

// определение находится где-то (в другом файле)

void calc( int );

void main()

{

 int loc1 = get(); // ошибка: get() не объявлена

calc( int );      // допустимо: calc() объявлена

}

Определение объекта имеет две формы:

имя_типа имя_объекта;

имя_типа имя_объекта = начальное_значение;

Например, ниже дано определение obj1. Здесь obj1 инициализируется значением 97:

int obj1 = 97;

Следующая инструкция определяет obj2, хотя начальное значение не задано:

int obj2;

Объект, определенный в глобальной области видимости без явной инициализации,

гарантированно получит нулевое значение. Таким образом, в следующем примере и v1, и v2 будут равны нулю:

int v1 = 0;

int v2;

Глобальный объект можно определить в программе только один раз. Поскольку он

должен быть объявлен в исходном файле перед использованием, то для программы, состоящей из нескольких файлов, необходима возможность объявить объект, не определяя его. Этого можно добиться с помощью ключевого слова extern, аналогичного объявлению функции: оно указывает, что объект определен в другом месте – в этом же исходном файле или в другом. Эта инструкция только «сообщает» комиплятору, что в программе имеется определение; подобное extern-объявление не выделяет места под объект. Оно может встретиться несколько раз в одном и том же исходном файле или в разных файлах одной программы, однако обычно находится в общедоступном заголовочном файле, который включается в те модули, где необходимо использовать глобальный объект. Ключевое слово extern может быть указано и при объявлении функции – для явного обозначения его подразумеваемого смысла: “определено в другом месте”.

// заголовочный файл

extern int v1;

extern int v2;

// исходный файл

int v1 = 55;

int v2;

extern void f( int *, int );

Объявление переменной в локальной области видимости вводит локальный объект. Существует три вида таких объектов: автоматические, регистровые и статические, различающиеся временем жизни и характеристиками занимаемой памяти. Автоматический объект существует с момента активизации функции, в которой он определен, до выхода из нее. Регистровый объект – это автоматический объект, для которого поддерживается быстрое считывание и запись его значения. Локальный статический объект располагается в области памяти, существующей на протяжении всего времени выполнения программы.

Автоматический объект размещается в памяти во время вызова функции, в которой он определен. Память для него отводится из программного стека в записи активации функции. Говорят, что такие объекты имеют автоматическую продолжительность хранения, или автоматическую протяженность. Неинициализированный автоматический объект содержит случайное, или неопределенное, значение, оставшееся от предыдущего использования области памяти. После завершения функции ее запись активации выталкивается из программного стека, т.е. память, ассоциированная с локальным объектом, освобождается. Время жизни такого объекта заканчивается с завершением работы функции, и его значение теряется. Поскольку память, отведенная локальному объекту, освобождается при завершении работы функции, адрес автоматического объекта следует использовать с осторожностью. Например, этот адрес не может быть возвращаемым значением, так как после выполнения функции будет относиться к несуществующему объекту:

int * f()

{

 int a = 10;

 return &a; // опасно!

}

Автоматические объекты, многократно используемые в функции, можно объявить со спецификатором register, которое дает компилятору казание разместить переменную в очень быстрой регистровой памяти. Если поместить туда объект невозможно, он будет размещен в обычной памяти.

// Индекс цикла размещен в регистровой памяти

for ( register int i = 0; i < size; ++i )

{...}

Внутри функции можно также объявить объект с локальной областью видимости, который, несмотря на это, будет существовать в течение всего время выполнения программы (т.е. будет иметь время жизни как глобальный). Для этого переменную объявляют с модификатором static (статический). Значение такого объекта будет сохраняться между вызовами функции, в которой он определен, но видимость его имени ограничена локальной областью функции. Статический локальный объект инициализируется только один раз в момент первого выполнения инструкции его объявления. Неинициализированные статические локальные объекты получают значение 0. В следующем примере статическая переменная используется для подсчета количества вызовов функции:

void func()

{

  static int callCount; // инициализируется 0

  callCount++;

std::cout << "Функция вызвана " << callCount << " раз" <<   std::endl;

}


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24743. Службы разрешения имен DNS и WINS 15.76 KB
  Для решения этой проблемы Windows XP и Windows Server 2003 обеспечивают возможность сопоставления разрешения IPадреса с именем компьютера. В состав Windows XP и Windows Server 2003 входят также две службы обеспечивающие централизованное хранение информации о соответствии имен компьютеров IPадресам и обслуживание запросов на поиск такого соответствия: служба WINS Windows Internet Name Service обеспечивающая управление именами NetBIOS. Эта служба включена для поддержки клиентских компьютеров управляемых версиями Windows 9x Me NT; ...
24744. Сетевая технология 23.5 KB
  Принципиально эти решения можно разделить на три группы: передача разных типов трафика по отдельным физическим линиям создание двух независимых сетевых инфраструктур; передача различных типов трафика по одной линии; преобразование одного вида трафика в другой с последующей транспортировкой и коммутацией.
24745. Физическая структуризация сетей. Примеры 26.36 KB
  Примеры Для построения простейшей односегментной сети достаточно иметь сетевые адаптеры и кабель подходящего типа. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети станциями. Логический сегмент построенный с использованием концентраторов Появление устройств централизующих соединения между отдельными сетевыми устройствами потенциально позволяет улучшить управляемость сети и ее эксплуатационные характеристики...
24746. Логическая структуризация сети 26 KB
  Логическая структуризация сети Несмотря на появление новых дополнительных возможностей основной функцией концентраторов остается передача пакетов по общей разделяемой среде. Коллективное использование многими компьютерами общей кабельной системы в режиме разделения времени приводит к существенному снижению производительности сети при интенсивном трафике. Общая среда перестает справляться с потоком передаваемых кадров и в сети возникает очередь компьютеров ожидающих доступа. Это явление характерно для всех технологий использующих разделяемые...
24747. Функции маршрутизатора в сети 26.5 KB
  Функции маршрутизатора в сети Маршрутиза́тор сетевое устройство пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил заданных администратором. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.
24748. Функции шлюза в сети 23.5 KB
  Функции шлюза в сети Сетевой шлюз аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей использующих разные протоколы например локальной и глобальной. Сетевой шлюз может быть специальным аппаратным роутером или программным обеспечением установленным на обычный сервер или персональный компьютер.
24749. Многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия 22.5 KB
  Многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем ставшая своего рода универсальным языком сетевых специалистов.
24750. Модель взаимодействия открытых систем (модель OSI) 32 KB
  Модель взаимодействия открытых систем модель OSI Международная организации по стандартизации придумала и создала Модель OSI модель взаимодействия открытых систем. Модель OSI Тип данных Уровень Функции Данные 7.
24751. Функции физического уровня модели OSI 33.5 KB
  Функции физического уровня модели OSI Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям зависящим от конкретной технической реализации сети либо к функциям ориентированным на работу с приложениями. Модель OSI представляет хотя и очень важную но только одну из многих моделей коммуникаций. Модель OSI Open System Interconnection описывает взаимосвязи открытых систем. Модель OSI Тип данных Уровень Функции Данные 7.