QT 4: программирование GUI на С++ - [192]

Для иллюстрации работы глобальных функций и переменных рассмотрим небольшую программу, которая печатает список из 128 псевдослучайных чисел, используя придуманный на скорую руку алгоритм. Исходный код программы находится в двух файлах .cpp.

Первый исходный файл — random.cpp:

01 int randomNumbers[128];
02 static int seed = 42;
03 static int nextRandomNumber()
04 {
05     seed = 1009 + (seed * 2011);
06     return seed;
07 }
08 void populateRandomArray()
09 {
10     for (int i = 0; i < 128; ++i)
11          randomNumbers[i] = nextRandomNumber();
12 }

В этом файле объявляются две глобальные переменные (randomNumbers и seed) и две глобальные функции (nextRandomNumber() и populateRandomArray()). В двух объявлениях используется ключевое слово static; эти объявления видимы только внутри текущей единицы компиляции (random.cpp), и говорят, что они статически связаны (static linkage). Два других объявления доступны из любой единицы компиляции программы, они обеспечивают внешнюю связь (external linkage).

Статическая компоновка идеально подходит для вспомогательных функций и внутренних переменных, которые не должны использоваться в других единицах компиляции. Она снижает риск «столкновения» идентификаторов (наличия глобальных переменных с одинаковым именем или глобальных функций с одинаковой сигнатурой в разных единицах компиляции) и не позволяет злонамеренным или другим опрометчивым пользователям получать доступ к внутренним объектам единицы компиляции.

Теперь рассмотрим второй файл main.cpp, в котором используется две глобальные переменные, объявленные в random.cpp с обеспечением внешней связи:

01 #include
02 using namespace std;
03 extern int randomNumbers[128];
04 void populateRandomArray();
05 int main()
06 {
07     populateRandomArray();
08     for (int i = 0; i < 128; ++i)
09          cout << randomNumbers[i] << endl;
10     return 0;
11 }

Мы объявляем внешние переменные и функции до их вызова. Объявление randomNumbers внешней переменной (что делает ее видимой в текущей единице компиляции) начинается с ключевого слова extern. Если бы не было этого ключевого слова, компилятор «посчитал» бы, что он имеет дело с определением переменной, и компоновщик «пожаловался» бы на определение одной и той же переменной в двух единицах компиляции (random.cpp и main.cpp). Переменные могут объявляться любое количество раз, однако они могут иметь только одно определение. Именно благодаря определению компилятор резервирует пространство для переменной.

Функция populateRandomArray() объявляется с использованием прототипа. Указывать ключевое слово extern для функций необязательно.

Обычно объявления внешних переменных и функций помещают в заголовочный файл и включают его во все файлы, где они требуются:

01 #ifndef RANDOM_H
02 #define RANDOM_H
03 extern int randomNumbers[128];
04 void populateRandomArray();
05 #endif

Мы уже видели, как ключевое слово static может использоваться для объявления переменных—членов и функций—членов, которые не привязываются к конкретному экземпляру класса, и теперь мы увидели, как можно его использовать для объявления функций и переменных со статической связью. Существует еще одно применение ключевого слова static, о котором следует упомянуть. В С++ можно определить локальную переменную как статическую. Такие переменные инициализируются при первом вызове функции и сохраняют свои значения между вызовами функций. Например:

01 void nextPrime()
02 {
03     static int n = 1;
04     do {
05          ++n;
06     } while (!isPrime(n));
07     return n;
08 }

Статические локальные переменные подобны глобальным переменным, за исключением того, что они видимы только внутри функции, в которой они определены.

Пространства имен

Пространства имен позволяют снизить риск конфликта имен в программах С++. Конфликты имен часто возникают в больших программах, использующих несколько библиотек независимых разработчиков. В своей собственной программе вы решаете сами, использовать ли вам или нет пространства имен.

Обычно в пространство имен заключаются все объявления заголовочного файла, чтобы гарантировать невозможность попадания идентификаторов, объявленных в этом заголовочном файле, в глобальное пространство имен. Например:

01 #ifndef SOFTWAREINC_RANDOM_H
02 #define SOFTWAREINC_RANDOM_H
03 namespace SoftwareInc
04 {
05     extern int randomNumbers[128];
06     void populateRandomArray();
07 }
08 #endif

(Обратите внимание на то, что мы переименовали препроцессорные макросимволы, используемые для предотвращения многократного включения содержимого заголовочного файла, снижая риск конфликта имен с заголовочным файлом, имеющим такое же имя, но расположенным в другом каталоге.)

Синтаксис пространства имен совпадает с синтаксисом класса, однако в конце не ставится точка с запятой. Ниже приводится новая версия файла random.cpp:

01 #include "random.h"
02 int SoftwareInc::randomNumbers[128];
03 static int seed = 42;
04 static int nextRandomNumber()
05 {
06     seed = 1009 + (seed * 2011);
07     return seed;
08 }
09 void SoftwareInc::populateRandomArray()
10 {
11     for (int i = 0; i < 128; ++i)