C++ Primer Plus第六版-第九章-学习笔记

第 9 章 内存模型和名称空间

9.1 单独编译

头文件中包含的内容:

  • 函数原型
  • 使用#define或const定义的符号常量
  • 结构声明
  • 类声明
  • 模板声明
  • 内联函数
    在同一文件中只能将同一头文件包含一次

9.2 存储持续性、作用域和链接性

自动变量的作用域为局部,在类中声明的成员的作用域为整个类。在名称空间中声明的变量的作用域为整个名称空间(名称空间已经引入到C++中,因此全局作用域是名称空间作用域的特例)。
C++函数的作用域可以是整个类或者整个名称空间。
不同的C++存储方式是通过存储持续性、作用域和链接性来描述的。

自动存储持续性

在默认情况下,在函数中声明的函数参数和变量的存储持续性为自动,作用域为局部,没有链接性。
当程序开始执行这些变量所属的代码块时,将为其分配内存;当函数结束时,这些变量都将消失。

  1. 自动变量的初始化
    可以使用任何在声明时其值为已知的表达式来初始化自动变量
  2. 自动变量和栈
    自动变量的数目随函数的开始和结束而增减,常用方法是留出一段内存,并将其视为栈,以管理变量的增减。栈的默认长度取决于实现,但编译器通常提供改变栈长度的选项。程序使用两个指针来跟踪栈,一个指向栈底——栈的开始位置,一个指向栈顶——下一个可用内存单元。
  3. 寄存器变量
    关键字register只是显式地指出变量是自动的,鉴于关键字register只能用于原本就是自动的变量,使用它的唯一原因是,指出程序员想使用一个自动变量,这与auto之前的用途完全相同。
    保留关键字register的重要原因是,避免使用该关键字的现有代码非法

静态持续变量

5种变量储存方式

存储描述持续性作用域链接性如何声明
自动自动代码块在代码块中
寄存器自动代码块在代码块中,使用关键字register
静态,无链接性静态代码块在代码块中,使用关键字static
静态,外部链接性静态文件外部不在任何函数内
静态,内部链接性静态文件内部不在任何函数内,使用关键字static

静态变量的初始化

除了默认的零初始化外,还可对静态变量进行常量表达式初始化和动态初始化。前两者称为静态初始化,意味着在编译器处理文件时初始化,动态初始化意味着变量将在编译后初始化。

#include <cmath>
int x;
int y = 5;
int z = 13 * 13;
const double pi = 4.0 * atan(1.0); //dynamic initialization

首先,x、y、z和pi被零初始化,要初始化pi,必须调用函数atan(),这需要等到该函数被链接且程序执行时。
常量表达式并非只能是使用字面常量的算术表达式。

int enough = 2 * sizeof(long) + 1; //constant expression initialization

静态持续性、外部链接性

链接性为外部的变量通常简称为外部变量,他们的存储连续性为静态,作用域为整个文件。
C++提供两种变量声明。

  • 定义声明或定义,它给变量分配存储空间
  • 引用声明或声明,引用已有变量
    引用声明使用关键字extern,且不进行初始化
    C++提供了作用域解析运算符(::),该变量表示使用变量的全局版本。

静态持续性、内部链接

将static限定符用于作用域为整个文件的变量时,改变量的链接性为内部的。
在多文件程序中,可以在一个文件(且只能在一个文件)中定义一个外部变量。使用该变量的其他文件必须使用关键字extern声它。

说明符和限定符

volatile
程序在几条语句中两次使用了某个变量的值,将把这个值存储到寄存器中,这种优化假设变量的值在这两次使用之间不会变化。将变量声明为volatile,将不进行这种优化。
使用mutable,即使结构或类变量为const,其某个成员也可以修改。

struct data
{
	char name[30];
	mutable int accesses;
	...
};
const data veep = {"Claybourne Clodde", 0, ...};

因为mutable accesses 可以修改。

const

const全局变量的链接为内部,所以可以在所有文件中使用相同的声明。
可以使用extern关键字来覆盖默认的内部链接性:

extern const int states = 50;

在使用该变量的其他文件中必须使用extern,且只有一个文件可对其进行初始化。

函数的链接性

默认情况下,函数的链接性为外部的,使用关键字static可将链接性变为内部的。

语言链接性

为满足内部需要,C语言编译器可能将spiff这样的函数名翻译为_spiff。这种方法被称为C语言链接性。
但在C++中,同一名称可能对应多个函数,这种方法称为C++语言链接性。

extern "C" void spiff(int); //C语言链接性
extern void spoff(int); //默认方式指出C++语言链接性
extern "C++" void spaff(int); //显示指出C++语言链接性

存储方案和动态分配

虽然存储方案概念不适用于动态内存,但适用于用来跟踪动态内存的自动和静态指针变量。

float* p_fees = new float [20];

如果希望另一个函数能够使用这80个字节的内容,则必须将地址传递或返回给该函数。另一方面,如果将p_fees的链接性声明为外部的,则位于该声明后面的函数都可以使用它。通过在另一个文件中使用下述声明,便可在其中使用该指针:

extern float* p_fees;

使用new运算符初始化

如果为内置的标量类型(int或double)分配存储空间并初始化,可在类型名后面加上初始值,并将其用括号括起。

int* pi = new int (6);

这种括号语法也可用于有合适构造函数的类
初始化常规结构或数组,需要使用大括号的列表初始化:

struct where {double x; double y; double z};
where* one = new where {2.5, 5.3, 7.2};
int* ar = new int [4] {2, 4, 6, 7};

C++11,还可将列表初始化用于单值变量:

int* pin = new int {6};
double* pdo = new double {99.99};

new 失败时

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