c++ 对象作用域

在 C++ 中，对象的作用域（scope）指的是对象的生命周期以及对象在程序中可以访问的范围。作用域影响对象的创建、使用和销毁，主要有以下几种类型：

1. 局部作用域（Local Scope）

局部作用域的对象是在某个代码块（如函数、循环或条件语句）内部声明的对象。这些对象的生命周期与代码块的执行周期有关。

特点：

• 声明周期：对象在进入其作用域时被创建，当作用域结束时自动销毁。
• 访问范围：只能在定义它的块中访问。

示例：

void func() {
    int x = 10;  // x 是局部变量，只能在 func 内访问
    if (true) {
        int y = 20;  // y 只在 if 块内有效
    }
    // y 在这里无效，编译器会报错
 

在上面的例子中，x 是 func 函数的局部变量，其作用域从声明开始到函数结束，而 y 只存在于 if 语句的块中，在其块结束后，y 就失效了。

2. 全局作用域（Global Scope）

全局作用域的对象是在所有函数外部声明的，它们在程序的整个生命周期内都有效。

特点：

• 声明周期：从程序开始到程序结束，存活时间与整个程序一致。
• 访问范围：可以在整个程序中访问，但如果在多个文件中使用，可能需要使用 extern 关键字。

示例：

int globalVar = 100;  // 全局变量

void func1() {
    globalVar = 200;  // 可以访问和修改全局变量
}

int main() {
    func1();
    std::cout << globalVar << std::endl;  // 输出 200
    return 0;
}

全局变量 globalVar 可以在程序的任何地方访问和修改，它的作用域是整个程序。

3. 静态局部作用域（Static Local Scope）

静态局部变量是在函数或代码块中使用 static 关键字声明的局部变量，它与普通的局部变量不同，具有与全局变量类似的生命周期，但其作用域仍然局限于定义它的块。

特点：

• 声明周期：只会在第一次进入块时创建，且在整个程序的生命周期内存续（即使在作用域外，也不会销毁），但作用范围仅限于其定义的块内。
• 访问范围：只能在声明它的块中访问，但保持值在多次调用之间。

示例：

void func() {
    static int count = 0;  // 静态局部变量，只会初始化一次
    count++;
    std::cout << "Count: " << count << std::endl;
}

int main() {
    func();  // 输出 Count: 1
    func();  // 输出 Count: 2
    func();  // 输出 Count: 3
    return 0;
}

在这个例子中，count 是一个静态局部变量，尽管 func 被多次调用，但 count 只初始化一次，并且每次调用时，count 的值都会被保留。

4. 类作用域（Class Scope）

类作用域的对象是在类的成员函数或类体内部定义的对象。它们的作用范围受类的成员访问控制（public、protected、private）影响。

特点：

• 声明周期：与类的实例生命周期相关。如果是静态成员变量，则它的生命周期类似于全局变量。
• 访问范围：取决于成员的访问控制权限（public、protected、private）。

示例：

class MyClass {
public:
    int x;  // 类成员变量
    void print() {
        std::cout << x << std::endl;  // 可以在成员函数中访问类成员变量
    }
};

int main() {
    MyClass obj;  // 创建 MyClass 对象
    obj.x = 10;   // 访问类的公有成员
    obj.print();  // 输出 10
    return 0;
}
 

类中的成员变量 x 和成员函数 print 的作用域属于类 MyClass，可以在该类的成员函数内访问和修改。

5. 命名空间作用域（Namespace Scope）

在 C++ 中，namespace 用来将全局作用域的标识符（变量、函数、类等）组织到一个特定的作用域中，以避免命名冲突。

特点：

• 声明周期：与全局变量相同，命名空间中的对象在程序的生命周期内有效。
• 访问范围：通过命名空间前缀来访问，也可以使用 using 声明来简化访问。

示例：

namespace MyNamespace {
    int myVar = 42;

    void myFunction() {
        std::cout << "Hello from MyNamespace!" << std::endl;
    }
}

int main() {
    MyNamespace::myFunction();  // 使用命名空间访问函数
    std::cout << MyNamespace::myVar << std::endl;  // 输出 42
    return 0;
}

在这个例子中，MyNamespace 命名空间为变量 myVar 和函数 myFunction 提供了自己的作用域。

6. 动态内存分配的对象作用域

使用 new 运算符动态分配的对象，其生命周期不受作用域控制。程序员必须手动释放这些对象，否则会导致内存泄漏。

特点：

• 声明周期：使用 new 分配的对象不会在其作用域结束时自动销毁，必须手动使用 delete 销毁。
• 访问范围：只要程序员持有指向该对象的指针，就可以访问该对象。

示例：

int* ptr = new int(10);  // 动态分配内存
std::cout << *ptr << std::endl;
delete ptr;  // 手动释放内存

在这个例子中，使用 new 动态分配的内存不会在作用域结束时自动释放，必须手动使用 delete 来销毁它。

小结

• 局部作用域：对象的生命周期局限于其定义的代码块或函数内。
• 全局作用域：对象的生命周期贯穿整个程序的执行。
• 静态局部作用域：对象在第一次使用时创建，并在程序结束时销毁。
• 类作用域：类成员的生命周期受类实例的控制，静态成员具有全局生命周期。
• 命名空间作用域：通过命名空间来组织全局作用域中的标识符。
• 动态内存分配：对象的生命周期由程序员手动控制，通常使用 new 和 delete 管理。