Pascal之父Nicklaus Wirth曾經(jīng)提出一個(gè)公式，展示出了程序的本質(zhì)：程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。后人又給出一個(gè)公式與之遙相呼應(yīng)：軟件=程序+文檔。這兩個(gè)公式可以簡(jiǎn)潔明了的為我們展示程序和軟件的組成。

程序的運(yùn)行過(guò)程可以理解為算法對(duì)數(shù)據(jù)的加工過(guò)程，程序的運(yùn)行的結(jié)果，就是算法加工數(shù)據(jù)產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)。算法描述的是對(duì)數(shù)據(jù)加工的步驟，對(duì)應(yīng)于程序中的函數(shù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述的是數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的組織結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于程序中的數(shù)據(jù)類型。程序中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的就是無(wú)處不在變量。對(duì)于我們編程人員，面對(duì)的無(wú)非就是函數(shù)，數(shù)據(jù)類型和變量。因此，C++談及作用域與生命周期針對(duì)的就是這三大程序的組成要素：函數(shù)、數(shù)據(jù)類型和變量。下面將一一講述。

1.作用域與生命周期的區(qū)別

作用域與生命周期是兩個(gè)完全不同的概念。在英文中，作用域用“scope”表示，生命周期則用“duration”表示。作用域是一個(gè)靜態(tài)概念，只在編譯源程序的時(shí)候用到。一個(gè)標(biāo)識(shí)符的作用域指在源文件中該標(biāo)識(shí)符能夠獨(dú)立地合法出現(xiàn)的區(qū)域。生命周期則是一個(gè)運(yùn)行時(shí)（Runtime）概念，它是指一個(gè)變量在整個(gè)程序從載入到結(jié)束運(yùn)行的過(guò)程中存在的時(shí)間周期。由于函數(shù)和數(shù)據(jù)類型是靜態(tài)的概念，它們沒(méi)有生命周期的說(shuō)法，它們從編譯、程序的運(yùn)行到結(jié)束整個(gè)過(guò)程是一直存在的。

C++中作用域的級(jí)別由高到低，主要有文件域（全局作用域）、名字空間域、類域、函數(shù)作用域和代碼塊作用域，其中函數(shù)作用域和代碼塊作用域又統(tǒng)稱為局部域。

2.函數(shù)的作用域

函數(shù)分為類的成員函數(shù)和全局函數(shù)。

類的成員函數(shù)：

• 作用域：類域。
• 生命周期：無(wú)（程序運(yùn)行期一直存在）。
• 引用方法：其他文件中要使用點(diǎn)操作符（.）或指針操作符（->）或作用域運(yùn)算符（::）來(lái)引用。
• 內(nèi)存分布：代碼區(qū)。
• 注意：類成員函數(shù)可以定義在類體內(nèi)，即定義在頭文件，當(dāng)類被不同源文件包含時(shí)不會(huì)報(bào)重定義的錯(cuò)誤，因?yàn)轭愺w內(nèi)實(shí)現(xiàn)的函數(shù)具有inline特性。
  

舉例如下：

//main.cpp
class test
{
private:
 int i;
public:
 void show()
 {
 cout<<"i:"<<i<<endl;
 }
};
int main(int argc,char* argv[])
{
 test t;
 t.show()
}

全局函數(shù)：

• 作用域：文件域（全局作用域）。
• 生命周期：無(wú)（程序運(yùn)行期一直存在）。
• 引用方法：其他文件中要先進(jìn)行函數(shù)原型聲明，再使用。
• 內(nèi)存分布：代碼段。
• 注意：如果在兩個(gè)源文件中定義了同名的全局函數(shù)，連接時(shí)會(huì)出現(xiàn)重定義錯(cuò)誤。
  

舉例如下：

//function.cpp
void printHello()
{
 cout<<"hello world"<<endl;
}

//main.cpp
void printHello();
int main(int argc,char* argv[])
{
 printHello();
}

3.數(shù)據(jù)類型的作用域

C++中的數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)類型和非基本數(shù)據(jù)類型，非基本數(shù)據(jù)類型中又分為復(fù)合數(shù)據(jù)類型和構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。關(guān)于C++中的數(shù)據(jù)類型，詳見(jiàn)本人另一篇blog: C++數(shù)據(jù)類型。

基本數(shù)據(jù)類型：
 基本數(shù)據(jù)類型包括整型（int）、實(shí)型（float和double）、字符型（char）、布爾型（bool）和無(wú)值型（void）。

• 作用域：文件域（全局作用域）。
• 生命周期：無(wú)（程序運(yùn)行期一直存在）。
• 引用方法：無(wú)需申明，直接使用。
• 內(nèi)存分布：代碼段。
  

復(fù)合數(shù)據(jù)類型：

 復(fù)合數(shù)據(jù)類型包括：數(shù)組（type[]）、指針（type*）、引用（type&）、枚舉（enum）。

如果復(fù)合數(shù)據(jù)類型是構(gòu)造數(shù)據(jù)類型參與的復(fù)合，其作用域與構(gòu)造數(shù)據(jù)類型一致。enum枚舉類型的作用域與構(gòu)造類型相同。

構(gòu)造數(shù)據(jù)類型：

• 作用域：類型定義所在的域，其他文件不可見(jiàn)。
• 生命周期：無(wú)（程序運(yùn)行期一直存在）。
• 引用方法：其他文件中要先進(jìn)行定義，再通過(guò)作用域運(yùn)算符進(jìn)行使用。
• 內(nèi)存分布：代碼區(qū)。
• 注意：只要文件不互相包含，如果在兩個(gè)源文件中定義了同名的構(gòu)造，不會(huì)出現(xiàn)重定義錯(cuò)誤，因?yàn)閿?shù)據(jù)類型不具有外部連接性。

舉例如下：

//main.cpp
namespace dd
{
 class test
 {
 private:
 int i;
  public:
 void show()
   {
   cout<<"i:"<<i<<endl;
   }
 };
}
using namespace dd;//引用命名空間域中的構(gòu)造類型test，否則無(wú)法使用
int main(int argc,char* argv[])
{
 test t;
 t.show();
}

4.變量的作用域與生命周期

我們面對(duì)的變量主要分為全局變量、全局靜態(tài)變量、局部變量和局部靜態(tài)變量。下面一一講述他們的作用域與生命周期。

全局變量：

• 作用域：全局作用域（全局變量只需在一個(gè)源文件中定義，就可以作用于所有的源文件）；
• 生命周期：程序運(yùn)行期一直存在；
• 引用方法：其他文件中要使用必須用extern 關(guān)鍵字聲明要引用的全局變量。；
• 內(nèi)存分布：全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)；
• 注意：如果在兩個(gè)文件中都定義了相同名字的全局變量，連接出錯(cuò)：變量重定義。
  

舉例如下：

//define.cpp 
int g_iValue = 1; 
 
//main.cpp 
extern int g_iValue; 
 
int main() 
{ 
  cout << g_iValue; 
  return 0; 
} 

全局靜態(tài)變量：

• 作用域：文件作用域（只在被定義的文件中可見(jiàn)）;
• 生命周期：程序運(yùn)行期一直存在;
• 內(nèi)存分布：全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū);
• 定義方法：static關(guān)鍵字，const 關(guān)鍵字;
• 注意：只要文件不互相包含，在兩個(gè)不同的文件中是可以定義完全相同的兩個(gè)靜態(tài)變量的，它們是兩個(gè)完全不同的變量。
  

舉例如下：

//define.cpp 
const int iValue=8;  

//main.cpp
int iValue; 
static const int iValue_2; 
static int iValue_3; 
int main(int argc,char* argv[])
{
 cout<<"iValue:"<<iValue<<endl;
 return 0;
}

局部變量:

• 作用域：局部作用域（只在局部作用域中可見(jiàn),如函數(shù)域，代碼塊域）；
• 生命周期：程序運(yùn)行出局部作用域即被銷毀；
• 內(nèi)存分布：棧區(qū)；
• 注意：auto指示符標(biāo)示。
  

舉例如下:

void print()
{
 int a=0;
 cout<<a<<endl;
}

局部靜態(tài)變量：

• 作用域：局部作用域（只在局部作用域中可見(jiàn)）；
• 生命周期：程序運(yùn)行期一直存在；
• 內(nèi)存分布：全局靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)；
• 定義方法：局部作用域用中用static定義；
• 注意：只被初始化一次，多線程中需加鎖保護(hù)。
  

舉例如下：

void function() 
{ 
  static int iREFCounter = 0; 
} 

5.擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)

5.1變量存儲(chǔ)類型說(shuō)明符

C語(yǔ)言中提供了四種存儲(chǔ)類型說(shuō)明符auto，register，extern和static，四種存儲(chǔ)類型有兩種存儲(chǔ)期：自動(dòng)存儲(chǔ)期和靜態(tài)存儲(chǔ)期。其中auto和register對(duì)應(yīng)自動(dòng)存儲(chǔ)期，被修飾的變量在進(jìn)入聲明該變量的程序塊時(shí)被建立，它在該程序塊活動(dòng)時(shí)存在，退出該程序塊時(shí)撤銷。靜態(tài)存儲(chǔ)期的變量從程序載入運(yùn)行到程序結(jié)束一直存在。

5.2static使用建議

 （1）若全局變量?jī)H在單個(gè)C文件中訪問(wèn)，則可以將這個(gè)變量修改為靜態(tài)全局變量，以降低模塊間的耦合度；
 （2）若全局變量?jī)H由單個(gè)函數(shù)訪問(wèn)，則可以將這個(gè)變量改為該函數(shù)的靜態(tài)局部變量，以降低模塊間的耦合度；
 （3）設(shè)計(jì)和使用訪問(wèn)動(dòng)態(tài)全局變量、靜態(tài)全局變量、靜態(tài)局部變量的函數(shù)時(shí)，需要考慮重入問(wèn)題，因?yàn)樗麄兌挤旁陟o態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可被其他函數(shù)共享；
 （4）如果我們需要一個(gè)可重入的函數(shù)，那么我們一定要避免函數(shù)中使用static變量。這樣的函數(shù)被稱為帶“內(nèi)部存儲(chǔ)器”功能的函數(shù)；
 （5）函數(shù)中必須要使用static變量情況：比如當(dāng)某函數(shù)的返回值為指針類型時(shí)，則必須是static的局部變量的地址作為返回值，若為auto類型，則返回為野指針。

以上就是詳解C++作用域與生命周期的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++作用域與生命周期的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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