تعمل المتغيرات في لغة البرمجة C++ كعناصر بناء أساسية للتعامل مع البيانات وإدارتها والتي تلعب دورًا أساسيًا في معالجة المتغيرات داخل برنامج C++. توفر لغة البرمجة C++ طريقة قوية لإدارة رؤية المتغير عبر نطاقات مختلفة ووحدات تجميع باستخدام متغيرات عامة ثابتة. يقتصر المتغير العام الثابت الذي تم الإعلان عنه في النطاق العالمي على الملف الذي تم تعريفه فيه بسبب المحدد 'الثابت'. تضمن الكلمة الأساسية 'الثابتة' احتفاظ المتغير بقيمته عبر استدعاءات الوظائف داخل هذا الملف، ومع ذلك يظل غير قابل للوصول وغير مرئي للملفات الأخرى. تعد المتغيرات العامة الثابتة في لغة C++ حاسمة في إدارة حالة البرنامج. تستكشف هذه المقالة تعقيدات المتغيرات العالمية الثابتة، مع تسليط الضوء على خصائصها وحالات استخدامها والتحديات المحتملة.
المتغيرات الثابتة في لغة C++
في لغة C++، يمكن إنشاء مثيل للمتغير الثابت ضمن نطاقات مختلفة بما في ذلك النطاق العام أو المحلي أو مساحة الاسم أو داخل الفئات. يمتد وجوده طوال فترة تشغيل البرنامج بالكامل من البداية إلى النهاية، مما يضمن الحفاظ على تخصيصه طوال الوقت. بكلمات بسيطة، يتم تخصيص الذاكرة لهذه المتغيرات في بداية البرنامج ويتم إلغاء تخصيصها عند انتهاء تنفيذ البرنامج. عندما يتم استخدام الثابت مع متغير، فإنه يحد من رؤية المتغير من حيث الارتباط، ولا يمكن الوصول إليه إلا للبرنامج الذي تم الإعلان عنه فيه.
تطبيقات المتغيرات الثابتة في لغة C++
يوفر المتغير العام الثابت آلية يتم التحكم فيها للحفاظ على الحالة أو التكوين ذي الصلة فقط بالملف المحدد. يسهل مفهوم نطاق الملف الذي تفرضه المتغيرات العامة الثابتة برمجة وحدات أكثر نظافة عن طريق منع الآثار الجانبية غير المرغوب فيها من الارتباط الخارجي، مما يؤدي إلى كود أكثر قابلية للصيانة ومقاومة للأخطاء. يمكن استخدام المتغير الثابت في سيناريوهات مختلفة وهي مدرجة في ما يلي:
السيناريو 1: العداد عبر وظائف متعددة
عندما يتم الإعلان عن متغير باستخدام الكلمة الأساسية الثابتة داخل دالة، فإنه يحافظ على حالته عبر استدعاءات متعددة لنفس الوظيفة. هذه القدرة على الحفاظ على حالة المتغير يمكن أن تكون مفيدة في ظل ظروف محددة. دعونا نلقي نظرة على مثال لفهم العداد عبر وظائف متعددة باستخدام متغير عام ثابت C++. يتم إعطاء رمز المثال على النحو التالي:
#تشمل
عداد الصف {
خاص:
ثابت كثافة العمليات العالمية؛
عام:
عداد الزيادة الفراغي ( ) {
++globalCounter;
}
int getCounterValue ( ) مقدار ثابت {
يعود globalCounter;
}
} ;
int العداد::globalCounter = 0 ;
انت مين ( ) {
عداد العداد
ل ( إنت ط = 0 ; أنا < 5 ; ++أنا ) {
counter.incrementCounter ( ) ;
}
int counterValue = counter.getCounterValue ( ) ;
الأمراض المنقولة جنسيا::كوت << 'قيمة العداد هي:' << counterValue << ستد::endl;
يعود 0 ;
}
يعرّف هذا الرمز فئة 'Counter' بسيطة بوظيفتين: 'incrementCounter' التي تزيد العداد العالمي بمقدار 1 و'getCounterValue' التي تُرجع القيمة الحالية للعداد العالمي. يتضمن الكود أيضًا وظيفة رئيسية تشرح كيفية استخدام فئة 'العداد'. يقوم بإنشاء كائن 'عداد'، ويزيد العداد خمس مرات، ويسترد قيمته، ويطبعه على وحدة التحكم. يستخدم هذا التنفيذ عدادًا عالميًا واحدًا تتم مشاركته بين جميع كائنات 'العداد'. إنها بسيطة وسهلة الفهم، ولكنها قد لا تكون مناسبة للمواقف التي تحتاج فيها إلى عدادات مستقلة متعددة. انظر الإخراج التالي للبرنامج:
في هذا المثال، يمكنك ملاحظة أن المتغير الثابت 'globalCounter' يحتفظ بحالته بين استدعاءات الوظائف مثل 'incrementCounter' و'getCounterValue' التي تعمل كعداد مستمر عبر وظائف متعددة في نفس الملف.
السيناريو 2: وظيفة الأداة المساعدة المشتركة عبر المثيلات
عندما يتم تعريف وظيفة عضو في الفئة على أنها ثابتة، تصبح متاحة لجميع مثيلات الفئة. ومع ذلك، لا يمكنه الوصول إلى عضو المثيل لأنه لا يحتوي على مؤشر. دعونا نتعمق في المثال التالي ذو الصلة للحصول على فهم أفضل لهذا السيناريو:
#تشملفئة المنفعة {
عام:
وظيفة الفراغ الثابت ( ) {
الأمراض المنقولة جنسيا::كوت << 'تم استدعاء وظيفة الأداة المساعدة.' << ستد::endl;
}
} ;
فئة ماي كلاس {
عام:
وظيفة callUtility باطلة ( ) {
فئة الأداة المساعدة::وظيفة الوظيفة ( ) ;
}
} ;
انت مين ( ) {
MyClass obj;
obj.callUtilityFunction ( ) ;
يعود 0 ;
}
يحدد هذا الرمز فئتين: 'UtilityClass' و'MyClass'. تحتوي 'UtilityClass' على وظيفة ثابتة عامة تسمى 'utilityFunction' والتي تطبع 'تم استدعاء وظيفة الأداة المساعدة' إلى وحدة التحكم. يحتوي 'MyClass' على وظيفة عامة تسمى 'callUtilityFunction' والتي تستدعي وظيفة 'utilityFunction' الخاصة بـ 'UtilityClass'.
تقوم الوظيفة الرئيسية بإنشاء كائن من 'MyClass' يسمى 'obj'. ثم يقوم بعد ذلك باستدعاء وظيفة 'callUtilityFunction' للكائن 'obj'. يؤدي هذا إلى استدعاء وظيفة 'utilityFunction' الخاصة بـ 'UtilityClass' والتي تطبع 'The Utility function call' إلى وحدة التحكم. انظر الإخراج التالي من التعليمات البرمجية:
يلغي هذا الأسلوب الحاجة إلى كائنات منفصلة ويبسط بنية التعليمات البرمجية. يوفر الفصل طريقتين للوصول إلى 'الوظيفة المساعدة'. إحدى الطرق هي استخدام بناء جملة UtilityClass::utilityFunction() بشكل مباشر والذي يمكن الوصول إليه دون إنشاء كائن. الطريقة الأخرى هي من خلال كائن يستخدم وظيفة العضو obj.callUtilityFunction() والتي تسمح بمزيد من السياق والوظائف الإضافية المحتملة داخل الفصل. يوازن هذا الأسلوب بين البساطة والمرونة، اعتمادًا على نمط الاستخدام المطلوب لوظيفة الأداة المساعدة.
السيناريو 3: نطاق الفئة في المتغير العام الثابت
بغض النظر عن عدد مثيلات الفئة، فإن العضو الذي تم تعريفه كعضو ثابت داخل الفئة موجود فقط في نسخة واحدة. ينطبق هذا على كل من أعضاء البيانات (المتغيرات) ووظائف الأعضاء. الأهم من ذلك، يجب أن يتم تعريف عضو البيانات الثابتة خارج إعلان الفئة، عادةً في نطاق الملف.
فيما يلي مثال للثابت الذي يتم تطبيقه على كل من عضو البيانات ووظيفة العضو في C++:
#تشملعداد الصف {
عام:
ثابت كثافة العمليات العالمية؛
عداد ( ) {
++globalCount;
}
طباعة باطلة ثابتةGlobalCount ( ) {
الأمراض المنقولة جنسيا::كوت << 'العدد العالمي هو:' << globalCount << ستد::endl;
}
} ;
عداد int::globalCount = 0 ;
انت مين ( ) {
عداد العداد1؛
عداد العداد2؛
العداد::printGlobalCount ( ) ;
يعود 0 ;
}
يحدد الكود فئة تسمى 'Counter' مع متغير عضو ثابت خاص يسمى 'globalCount' ووظيفتين للعضو العام. إحداها هي Counter() وهي دالة منشئة تعمل على زيادة المتغير 'globalCount'. والآخر هو 'printGlobalCount' الذي يُرجع القيمة الحالية للمتغير 'globalCount'. يتضمن الرمز أيضًا وظيفة رئيسية. تقوم هذه الوظيفة بإنشاء كائنين من فئة 'العداد' التي يتم تحديدها بواسطة الأسماء 'counter1' و'counter2'. بعد إعلان المتغير، فإنه يستدعي الدالة 'Counter::printGlobalCount' التي من المفترض أن تطبع القيمة الحالية للمتغير 'globalCount'. راجع مقتطف الإخراج التالي:
في هذا المثال، تم الإعلان عن متغير 'globalCount' كعضو بيانات ثابت داخل فئة 'Counter'. وهذا يعني وجود نسخة واحدة فقط من هذا المتغير، بغض النظر عن عدد كائنات 'العداد' التي تم إنشاؤها. يقوم مُنشئ العداد () بزيادة 'globalCount' لكل مثيل، مما يوضح طبيعته المشتركة عبر الكائنات. 'printGlobalCount' هي وظيفة عضو ثابتة. تذكر أنه يتم ذلك باستخدام اسم الفئة مباشرة (Counter::printGlobalCount). يُظهر الإخراج أن 'globalCount' يتزايد كما هو متوقع، مما يعكس الحالة المشتركة عبر كافة مثيلات فئة 'Counter'.
خاتمة
في الختام، تظهر المتغيرات العامة الثابتة في C++ كأداة متعددة الاستخدامات لإدارة الحالة عبر الوظائف والملفات. إن ارتباطها الداخلي وطبيعتها المستمرة وتبادل المعلومات الخاضع للرقابة يجعلها أصولًا قيمة في سيناريوهات برمجة معينة. من خلال فهم خصائصها، واستكشاف حالات الاستخدام المتنوعة، والاعتراف بالمزالق المحتملة، يمكن للمطورين استخدام المتغيرات العالمية الثابتة بشكل فعال، وتعزيز نمطية التعليمات البرمجية وتسهيل الاتصال بين الأجزاء المختلفة من مشاريعهم. من خلال الدراسة المدروسة والالتزام بأفضل الممارسات، يمكن تسخير المتغيرات العالمية الثابتة للمساهمة بشكل إيجابي في تصميم برامج C++ ووظائفها.