C++內(nèi)存模型與名稱空間的知識點有哪些

這篇文章主要介紹“C++內(nèi)存模型與名稱空間的知識點有哪些”，在日常操作中，相信很多人在C++內(nèi)存模型與名稱空間的知識點有哪些問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”C++內(nèi)存模型與名稱空間的知識點有哪些”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

程序可分為三部分：

頭文件：包含結(jié)構(gòu)聲明和使用這些結(jié)構(gòu)的函數(shù)的原型

源代碼文件：包含與結(jié)構(gòu)有關(guān)的函數(shù)的代碼

源代碼文件：包含調(diào)用與結(jié)構(gòu)相關(guān)的函數(shù)代碼。

頭文件中常包含的內(nèi)容：

函數(shù)原型、使用#define或const定義的符號常量、結(jié)構(gòu)聲明、類聲明、模板聲明、內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

文件在編譯時可以解釋為翻譯單元。

1、存儲持續(xù)性與作用域及鏈接性

存儲類別如何影響信息在文件間的共享呢？C++使用三種不同的方案來存儲數(shù)據(jù)，這些方案的區(qū)別在于數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存中的時間：

自動存儲特性：在函數(shù)定義中聲明的變量（包括函數(shù)參數(shù)）的存儲持續(xù)性為自動的，他們在程序開始執(zhí)行其所屬的函數(shù)或代碼塊時被創(chuàng)建，在執(zhí)行完函數(shù)或代碼塊時，他們使用的內(nèi)存被釋放

靜態(tài)存儲特性：在函數(shù)定義外定義的變量和使用關(guān)鍵字static定義的變量的存儲持續(xù)性都為靜態(tài)，他們在程序整個運行過程中都存在

線程存儲持續(xù)性：如果變量使用關(guān)鍵字thread_local聲明，其聲明周期和所屬線程一樣長

動態(tài)存儲特性：用new運算符分配的內(nèi)存將一直存在，直到使用delete運算符釋放或者程序結(jié)束。

2、作用域和鏈接

作用域描述了名稱在文件（翻譯單元）的多大范圍內(nèi)可見。鏈接性描述了名稱如何在不同單元間共享，鏈接性為外部的名稱可在文件間共享，鏈接性為內(nèi)部的名稱只能由一個文件中的函數(shù)共享，自動變量的名稱沒有鏈接性，因為他們不能共享。

3、靜態(tài)持續(xù)變量

靜態(tài)存儲持續(xù)性變量有三種鏈接性：外部、內(nèi)部和無鏈接性，這三種鏈接性都在整個程序執(zhí)行期間存在，它們的壽命更長，編譯器將分配固定的內(nèi)存。另外如果沒有顯式初始化靜態(tài)變量，編譯器將把它設(shè)置為0。

int global = 100;			// 外部鏈接
static int one_file = 10;	// 內(nèi)部鏈接
extern double up = 0;		// 外部鏈接
int func(int n)
{
	static int cnt = 0;		// 無鏈接，只在代碼塊內(nèi)使用
	return 0;
}

4、靜態(tài)持續(xù)性和外部鏈接性

鏈接性為外部的變量稱為外部變量，他們的存儲性為靜態(tài)，作用域為整個文件。

C++提供有兩種變量聲明，一種是定義聲明，它給變量分配存儲空間；另一種是引用聲明，它不給變量分配存儲空間，而是引用已有的變量。

double d;        // 定義
extern int a;    // 引用聲明
extern char c = 'a';    定義聲明

如果要在多個文件中使用外部變量，只需要在一個文件中包含該變量的定義，在使用該變量的其他所有文件中，都必須使用關(guān)鍵字extern聲明它。

// a.h
#pragma once
int getGlobalNum()
// a.cpp
#include "a.h"
extern int global;
int getGlobalNum()
{
	return global;
}
// b.cpp
#include "a.h";
int global = 100;
int main()
{
	cout << getGlobalNum() << endl;		// 100
	getchar();
}

定義與全局變量同名的局部變量后，局部變量將隱藏全局變量。C++中提供了作用域解析運算符(::)，放在變量名前面是，該運算符表示使用變量的全局版本。

// a.cpp
#include "a.h"
extern int global;
int getGlobalNum()
{
	int global = 10;
	return ::global;
}
// b.cpp
#include "a.h";
int global = 100;
int main()
{
	cout << getGlobalNum() << endl;		// 100
	getchar();
}

5、靜態(tài)持續(xù)性與內(nèi)部鏈接性

將static限定符用于作用域為整個文件的變量時，該變量的鏈接性為內(nèi)部的，鏈接性為內(nèi)部的變量只能在其所屬的文件中使用。

常規(guī)外部變量具有外部鏈接性，即可以在其他文件中使用，如果要在其他文件中使用相同的名稱來表示其他變量，需要使用static。(如果在兩個文件中有兩個相同名稱的外部變量，那么第三個文件引用時就不能確定引用哪一個)

// a.cpp
extern int a = 10;
// b.cpp
extern int a = 30;    // error
static int a = 30;    // OK

6、靜態(tài)存儲性與無鏈接性

在代碼塊中使用static時，將導致局部變量的存儲持續(xù)性為靜態(tài)的，該變量在代碼塊不在活動時仍存在。兩次函數(shù)調(diào)用之間，靜態(tài)局部變量的值將保持不變。初始化了靜態(tài)局部變量，程序只在啟動時進行一次初始化，以后再調(diào)用時將不會再被初始化。

void add2()
{
	static int value = 0;
	cout << value++ << " ";		// 0 1 2
}
	for (size_t i = 0; i < 3; i++)
		add2();

7、const

默認情況下全局變量的鏈接性為外部的，但是const全局變量的鏈接性為內(nèi)部的，也就是說C++中全局const定義就像使用了static說明符一樣。因為有該特性，const修飾的常量可以放在頭文件中，并且可以在多個文件中使用該頭文件（如果const聲明是外部的，根據(jù)單定義規(guī)則將出錯，即只有一個文件可以使用const聲明，其他需要用extern來提供引用聲明）。

extern const int a = 10;    // 外部聲明的常量
       const int b = 10;    // 內(nèi)部聲明的常量

如果希望某個常量的鏈接性是外部的，可以使用extern來覆蓋默認的內(nèi)部鏈接性。

8、函數(shù)和鏈接性

C++不允許在一個函數(shù)中定義另一個函數(shù)，所以所有的函數(shù)的存儲持續(xù)性都自動為靜態(tài)的，即整個程序執(zhí)行期間都存在。

默認情況下，函數(shù)的鏈接性為外部的，可以使用extern來指出函數(shù)實在另一個文件中定義的（而不用去加頭文件）；

extern int pub();

可以使用static將函數(shù)的鏈接性設(shè)置為內(nèi)部的，使之只能在一個文件中使用，必須同時在原型和定義中使用該關(guān)鍵字。

static int private();
static int private()
{
}

使用static修飾函數(shù)并不僅意味著該函數(shù)只在當前文件中可見，還意味著可以在其他文件中定義同名的函數(shù)。

// a.cpp
int pub()
{
	return 0;
}
// b.cpp
int pub()        // error
{
	return 0;
}
static int pub()    // OK
{
    return 0;
}

在定義靜態(tài)函數(shù)的文件中，靜態(tài)函數(shù)將覆蓋外部定義。

對于每個非內(nèi)聯(lián)函數(shù)，程序只能包含一個定義（如果兩個文件中包含相同名稱的外部函數(shù)，那么第三個文件使用外部函數(shù)時將不能確定使用哪個定義）

內(nèi)聯(lián)函數(shù)不會受到單定義規(guī)則約束，所以可以放在頭文件中，這樣包含有頭文件的每個文件都有內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義。C++要求同一個函數(shù)的所有內(nèi)聯(lián)定義都必須相同。

9、語言的鏈接性

鏈接程序要求每個不同的函數(shù)都有不同的符號名。C語言中一個名稱只能對應一個函數(shù)，這很容易實現(xiàn)，C語言編譯器可能將spiff翻譯為_spiff。但是在C++中，同一個名稱可能對應多個函數(shù)，必須將這些函數(shù)翻譯為不同的符號名稱，可能將spiff(int)翻譯為_spiff_i，將spiff(double)翻譯為_spiff_d。

鏈接程序?qū)ふ遗cC++函數(shù)調(diào)用匹配的函數(shù)時，使用的方法與C語言不同，要在C++程序中使用C庫中預編譯的函數(shù)可以在聲明時指定鏈接性說明符，比如下面第一種指定用C語言的鏈接方式去鏈接spiff方法

extern "C" void spiff(int);		// 使用C語言鏈接性
extern void spoff(int);			// 默認使用C++鏈接性
extern "C++" void spaff(int);	// 顯式指定C++鏈接性

假設(shè)有一個C庫libC，里面有一個函數(shù)spiff，如果我們在C++程序中直接引用頭文件，并且調(diào)用函數(shù)，那么會出現(xiàn)找不到函數(shù)定義的情況。這時候我們可以用extern "C"將頭文件包裹起來，表示用C語言的連接方式去鏈接方法：

extern "C" {
#include "a.h"
}

10、命名空間

一個命名空間中的名稱不會與另一個命名空間中的相同名稱發(fā)生沖突，命名空間可以是全局的，也可以位于另一個命名空間中，但不能位于代碼中。默認情況下，命名空間中聲明的名稱的鏈接性為外部的。

除了用戶定義的命名空間外，還有一個全局命名空間，它對應于文件及聲明區(qū)域，因此前面所說的全局變量現(xiàn)在被描述為位于全局名稱中間中。

namespace A
{
	int a = 10;
	void printk()
	{
	}
}
namespace B {
	int a = 20;
	void printk()
	{
	}
}

名稱空間是開放的，可以把名稱加入到已有的名稱空間中：

namespace B
{
	void printkk();
}

C++提供using聲明和using編譯兩種機制來簡化對名稱空間中名稱的使用：

using聲明使特定的標識符可用，在函數(shù)外使用using聲明，可以把名稱添加到全局名稱空間中

using B::printkk;
int main()
{
	using B::printk;
	printk();
}

using編譯指令使整個名稱空間可用，在全局聲明區(qū)域中使用using編譯指令，使得該名稱空間中的名稱全局可用：

using namespace B;
int main()
{
	// using namespace B;
	printk();
}

如果名稱空間和聲明區(qū)域定義了相同的名稱，如果使用using聲明來導入，則兩個名稱會發(fā)生沖突：

namespace B {
	int a = 20;
}
int main()
{
	using B::a;
	// int a = 10;		// error
	cout << a;
	getchar();
	return 0;
}

如果用using編譯指令將名稱空間的名稱導入，則局部版本將隱藏名稱空間版本：

namespace B {
	int a = 20;
}
int a = 100;
int main()
{
	using namespace B;
	int a = 10;
	cout << a << " " << ::a << " " << B::a << endl;		// 10 100 20
}

一般來說，使用using聲明比使用using編譯指令更安全，如果名稱和局部名稱發(fā)生沖突，編譯器將發(fā)出指示。using編譯導入所有名稱可能包括不需要的名稱。

命名空間的聲明可以進行嵌套：

namespace element {
	namespace fire {
	}
}
using namespace element::fire;

可以在名稱空間中使用using編譯指令和using聲明：

namespace spaceA {
	int a = 10;
}
namespace spaceB {
	using namespace A;
}

可以給命名空間創(chuàng)建別名，來簡化嵌套命名空間的使用：

namespace spaceA {
    namespace B {
	    int a = 10;
    }
}
namespace spaceX = spaceA::spaceB;
spaceX::a = 100;

命名空間的使用指導原則：

使用在已命名的名稱空間中聲明的變量，而不是使用外部全局變量；

使用在已命名的名稱空間中聲明的變量，而不是使用靜態(tài)全局變量；

如果開發(fā)了一個函數(shù)庫或者一個類庫，將其放在一個命名空間中；

不要在頭文件中使用using編譯指令，如果非要使用將其放在所有預處理指令之后；

導入名稱時，首選使用作用域解析運算符或using聲明的方法；

對于using聲明，首選將其作用域設(shè)置為局部而不是全局。

到此，關(guān)于“C++內(nèi)存模型與名稱空間的知識點有哪些”的學習就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續(xù)學習更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>