=> Главная База Знаний Qt Глобальные переменные и функции


Глобальные переменные и функции

С++ позволяет объявлять функции и переменные, которые не принадлежат никакому классу и к которым можно обращаться из любой другой функции. Мы видели несколько примеров глобальных функций, в частности main() — точка входа в программу. Глобальные переменные встречаются реже, потому что они плохо влияют на модульность и реентерабельность. Все же важно иметь представление о них, поскольку вам, возможно, придется с ними столкнуться в программном коде, написанном программистом, который раньше писал на С, и другими пользователями С++.

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 <iostream>

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.