第9章  内存模型和名称空间

本章内容包括：

单独编译。

存储持续性、作用域和链接性。

定位（placement）new运算符。

名称空间。

C++(www.cppentry.com)为在内存中存储数据方面提供了多种选择。可以选择数据保留在内存中的时间长度（存储持续性）以及程序的哪一部分可以访问数据（作用域和链接）等。可以使用new来动态地分配内存，而定位new运算符提供了这种技术的一种变种。C++(www.cppentry.com)名称空间是另一种控制访问权的方式。通常，大型程序都由多个源代码文件组成，这些文件可能共享一些数据。这样的程序涉及到程序文件的单独编译，本章将首先介绍这个主题。

9.1  单独编译（1）

和C语言一样，C++(www.cppentry.com)也允许甚至鼓励程序员将组件函数放在独立的文件中。第1章介绍过，可以单独编译这些文件，然后将它们链接成可执行的程序。（通常，C++(www.cppentry.com)编译器既编译程序，也管理链接器。）如果只修改了一个文件，则可以只重新编译该文件，然后将它与其他文件的编译版本链接。这使得大程序的管理更便捷。另外，大多数C++(www.cppentry.com)环境都提供了其他工具来帮助管理。例如，UNIX和Linux系统都具有make程序，可以跟踪程序依赖的文件以及这些文件的最后修改时间。运行make时，如果它检测到上次编译后修改了源文件，make将记住重新构建程序所需的步骤。大多数集成开发环境（包括Embarcadero C++(www.cppentry.com) Builder、Microsoft Visual C++(www.cppentry.com)、Apple Xcode和Freescale CodeWarrior）都在Project菜单中提供了类似的工具。

现在看一个简单的示例。我们不是要从中了解编译的细节（这取决于实现），而是要重点介绍更通用的方面，如设计。

例如，假设程序员决定分解程序清单7.12中的程序，将支持函数放在一个独立的文件中。清单7.12将直角坐标转换为极坐标，然后显示结果。不能简单地以main( )之后的虚线为界，将原来的文件分为两个。问题在于，main( )和其他两个函数使用了同一个结构声明，因此两个文件都应包含该声明。简单地将它们输入进去无疑是自找麻烦。即使正确地复制了结构声明，如果以后要作修改，则必须记住对这两组声明都进行修改。简而言之，将一个程序放在多个文件中将引出新的问题。

谁希望出现更多的问题呢？C和C++(www.cppentry.com)的开发人员都不希望，因此他们提供了#include来处理这种情况。与其将结构声明加入到每一个文件中，不如将其放在头文件中，然后在每一个源代码文件中包含该头文件。这样，要修改结构声明时，只需在头文件中做一次改动即可。另外，也可以将函数原型放在头文件中。因此，可以将原来的程序分成三部分。

头文件：包含结构声明和使用这些结构的函数的原型。

源代码文件：包含与结构有关的函数的代码。

源代码文件：包含调用与结构相关的函数的代码。

这是一种非常有用的组织程序的策略。例如，如果编写另一个程序时，也需要使用这些函数，则只需包含头文件，并将函数文件添加到项目列表或make列表中即可。另外，这种组织方式也与OOP方法一致。一个文件（头文件）包含了用户定义类型的定义；另一个文件包含操纵用户定义类型的函数的代码。这两个文件组成了一个软件包，可用于各种程序中。

请不要将函数定义或变量声明放到头文件中。这样做对于简单的情况可能是可行的，但通常会引来麻烦。例如，如果在头文件包含一个函数定义，然后在其他两个文件（属于同一个程序）中包含该头文件，则同一个程序中将包含同一个函数的两个定义，除非函数是内联的，否则这将出错。下面列出了头文件中常包含的内容。

函数原型。

使用#define或const定义的符号常量。

结构声明。

类声明。

模板声明。

内联函数。

将结构声明放在头文件中是可以的，因为它们不创建变量，而只是在源代码文件中声明结构变量时，告诉编译器如何创建该结构变量。同样，模板声明不是将被编译的代码，它们指示编译器如何生成与源代码中的函数调用相匹配的函数定义。被声明为const的数据和内联函数有特殊的链接属性（稍后将介绍），因此可以将其放在头文件中，而不会引起问题。

程序清单9.1、程序清单9.2和程序清单9.3是将程序清单7.12分成几个独立部分后得到的结果。注意，在包含头文件时，我们使用"coordin.h"，而不是<coodin.h>。如果文件名包含在尖括号中，则C++(www.cppentry.com)编译器将在存储标准头文件的主机系统的文件系统中查找；但如果文件名包含在双引号中，则编译器将首先查找当前的工作目录或源代码目录（或其他目录，这取决于编译器）。如果没有在那里找到头文件，则将在标准位置查找。因此在包含自己的头文件时，应使用引号而不是尖括号。

图9.1简要地说明了在UNIX系统中将该程序组合起来的步骤。注意，只需执行编译命令CC即可，其他步骤将自动完成。g++和gpp命令行编译器以及Borland C++(www.cppentry.com)命令行编译器（bcc32.exe）的行为类似。Apple Xcode、Embarcadero C++(www.cppentry.com) Builderr和Microsoft Visual C++(www.cppentry.com)基本上执行同样的步骤，但正如第1章介绍的，启动这个过程的方式不同--使用能够创建项目并将其与源代码文件关联起来的菜单。注意，只需将源代码文件加入到项目中，而不用加入头文件。这是因为#include指令管理头文件。另外，不要使用#include来包含源代码文件，这样做将导致多重声明。