C++常见问题总结:类的特性讲解
类的一些特性
定义一个类型成员
除了定义数据和数据成员之外,类还可以自定义某种类型在类中的别名。由类定义的类型名字和其他成员一样存在访问限制。
class screen{ public: //using pos=string::size_type; typedef string::size_type pos; private: pos cursor=0; pos height=0,width=0; string contents; };
用来定义类型的成员必须先定义后使用,这一点与普通成员有区别。
成员函数
class screen{ public: //using pos=string::size_type; typedef string::size_type pos; screen()=default; screen(pos ht,pos wd,char c):height(ht),width(wd),contents(ht*wd,c){} char get() const //隐式inline {return contents[cursor];} inline char get(pos ht,pos wd) const;//显示inline函数 screen &move(pos r,pos c);//能在定义时设为inline private: pos cursor=0; pos height=0,width=0; string contents; };
令成员成为inline函数
内联函数:一次函数调用其实包含着一系列的工作,调用前要先保存寄存器,并在返回时恢复;可能需要拷贝实参;程序转向一个新的位置继续执行。将函数指定为内联函数,通常就是将他在每个调用点上“内联”的展开。内联说明只是向编
译器发出的一种请求,编译器可以选择忽略这个请求。inline成员函数与inline函数一样应该与相应的类定义在同一个头文件中。
成员函数的声明必须在类的内部,它的定义即可在内部定义也可以定义在类的外部,定义在内部为隐式内联的。inline关键字可以在声明处或定义处出现也可以同时出现。
//外部定义处为inline inline screen&screen::move(pos r,pos c) { pos row=r*width; cursor=row+c; return *this; } //内部声明处指定为inline char screen::get(pos r,pos c) const { pos row=r*width; return contents[row+c]; }
this指针
成员函数通过一个名为this的额外隐式参数来访问调用它的那个对象。当我们调用一个成员函数时,用请求该函数的对象的初始地址初始化this。
myscreen.get(); //伪代码 screen::get(&myscreen);
在成员函数内部,我们可以直接使用该函数的对象的成员,它隐式的使用this指向的成员。
对于我们来说,this 形参是隐士定义的。 实际上, 任何定义名为 this 的参数变量的行为都是非法的。 我们可以再成员函数内部使用 this(没有必要)如:
char get() const{return this->contents;}
this的目的总是指向这个对象,所以是一个常量指针,不能改变this中的地址。
返回*this的成员函数
我们继续为screen添加一些函数。
class screen{ public: screen &set(char); screen &set(pos,pos,char); //其他和之前版本一样 }; inline screen &screen::set(char c) { contents[cursor]=c; return *this; } inline screen &screen::set(pos r,pos col,char ch) { contents[r*width+col]=ch; return *this; }
我们无须使用隐式的this指针访问函数调用者的某个具体成员,需要把调用函数的对象当成一个整体来使用。
如果一个const成员函数以引用的形式返回*this,那么它返回的类型将是常量引用。
const成员函数
默认情况下,this 的类型是指向类类型非常量版本的常量指针。尽管 this 是隐士的,但它仍然要遵循初始化规则,我们不能把 this 绑定到一个常量对象上,这一情况使我们不能再一个常量对象上调用普通的成员函数。因此,声明成常量成员函数(const 关键字放在成员函数的参数列表之后。)
修改隐式 this 指针的类型,让他为指向 const。常量成员函数不能改变调用他的对象的内容,常量对象、常量对象的指针和引用只能调用常量成员函数。
常量对象——>const 成员函数
非常量对象——>const 成员函数/非 const 成员函数(非常量版本是一个更好的匹配)
基于const的重载
根据成员函数是否是const的,我们可以对其进行重载。
class screen{ public: //根据对象是否是const重载了display screen &display(ostream&os) {do_display(os);return *this;} const screen &display(ostream&os) const {do_display(os);return *this;} private: void do_display(ostream &os) const {os<可变数据成员 一个可变数据成员永远不会是const,即使它是const对象的成员。因此,一个const成员函数可以改变一个可变成员的值。
class screen{ public: void some_member() const; private: mutable size_t access_ctr; }; void screen::some_member() const { ++access_ctr; }友元
类可以允许其他的类或者函数访问他的非公有成员,方法是令其他的类或者函数成为他的友元。友元声明只能出现在类定义的内部,但是在类内出现的具体位置不限。友元不是类的成员也不受它所在区域访问控制级别的约束。
友元的声明
友元的声明仅仅指定了访问权限,而非一个通常意义上的函数声明。如果我们希望类的用户能够调用某个友元函数,那么我们必须在友元声明之外在专门对函数进行一次声明。
令类成为友元
class screen{ //window_mgr的成员可以访问screen的私有部分 friend class window_mgr; //剩余部分 }; class window_mgr{ public: using screenindex=vector::size_type; void clear(screenindex i); private: vector screens{screen(24,80,' ')}; }; void window_mgr::clear(screenindex i) { screen &s=screens[i]; s.contents=string(s.height*s.width,' '); }友元关系不存在传递性,每个类负责控制自己的友元类或友元函数。
令成员函数成为友元
class screen{ //必须指出成员函数属于哪个类 friend void window_mgr::clear(screenindex i); };当我们令某个成员函数作为友元,我们必须仔细组织程序的结构以满足声明和定义的彼此依赖关系。在此例中:
1、首先定义window_mgr类,其中声明clear函数,但是不能定义它。
2、接下来定义screen,包括对clear的友元声明。
3、最后定义clear,此时它才可以使用screen的成员。
友元声明与作用域
struct x{ friend void f() {//友元函数可以定义在类的内部} x() {f();} //错误:f还没被声明 void g(); void f(); }; void x::g() {return f();} //错误 f 没有声明 void f(); void x::h(){return f();}//正确: 现在 f 的声明在作用域中当一个名字第一次出现在有个友元声明中时, 我们隐式的假定该名字在当前作用域中是可见的。然而,友元本身不一定真的声明在当前作用域中。甚至就算在类的内部定义该函数,我们也必须在类的外部提供相应的声明从而使得该函数可见。
类的作用域
每个类都会定义它自己的作用域。在类的作用域之外,普通的数据和函数成员只能由对象、引用或者指针使用成员访问运算符来访问。对于类类型(别名)成员则使用作用域运算符访问。
screen::pos ht=24; screen scr(ht,wd,’ ’); screen *p=&scr; char c=scr.get(); c=p->get();作用域和定义在类外部的成员
一个类就是一个作用域,在类的外部,成员的名字被隐藏起来了。一旦遇到了类名,定义的剩余部分就在类的作用域之内了,这里的剩余部分包括参数列表和函数体。此外函数的返回类型通常出现在函数名之前。因此当成员函数定义在类的外部时,返回类型中使用的名字都位于类的作用域之外。
名字查找与类的作用域
1、首先,在名字所在的块中寻找其声明语句,只考虑在名字的使用之前出现的声明。
2、如果没找到,继续外层作用域查找。
3、如果最终没找到,则程序报错
对于定义在类内部的成员函数来说(两阶段):
1、首先编译成员的声明。
2、直到类全部可见后才编译函数体。
用于类成员声明的名字查找
这种两阶段的处理方式只适用于成员函数中使用的名字。声明中使用的名字,包括返回类型或者参数列表中使用的名字,都必须在使用前确保可见。如果某个成员的声明使用了类中尚未出现的名字,则编译器会在定义该类的作用域中继续查找。
typedef double money; string bal; class account{ public: money balance(){return bal;} private: money bal; }成员函数返回的是bal成员,而不是外层作用域中的string bal。
类型名要特殊处理
一般来说,内层作用域可以重新定义外层作用域中的名字,即使该名字已经在外层作用域中使用过。然而在类中,如果成员使用了外层作用域中的名字,而该名字代表一种类型,则类不能再之后重新定义该名字:
typedef double money; string bal; class account{ public: money balance(){return bal;} //使用外层作用域中的 money private: typedef double money; //不能重现定义 错误(一般编译器会忽略此错误) money bal; };类型名的定义通常出现在类开始处,这样就能确保所有使用该类型的成员都出现在类名的定义之后。
成员定义中的普通块作用域的名字查找
1、首先,在成员函数内查找该名字的声明。和前面一样,只有在函数使用之前出现的声明才被考虑。
2、如果在成员函数内部没有找到,则在类内继续查找,这时类的所有成员都可以被考虑。
3、如果在类内没有找到该名字的声明,在成员函数定义之前的作用域内继续查找。
当成员定义在类的外部时,名字查找的第三步不仅要考虑类定义之前的全局作用域中的声明,还需要考虑在成员函数定义之前的全局作用域中的声明。
class screen{ public: typedef string::size_type pos; void dummy_fcn(pos height) { //隐藏了同名的成员。 //可以使用作用域运算符显示的访问 //cursor=width*screen::height; cursor=width*height; } private: pos cursor=0; pos height=0,width=0; };类类型
每个类定义了唯一的类型。对于两个类来说,即使他们的成员完全一样,这两个类也是不同的类型。
类的声明
class screen;//类的声明
可以声明一种类而不定义他,在声明之后定义之前属于一种不完全类。此时我们已经知道他是一个类类型,但是不清楚它到底包含哪些成员。
不完全类型只能在非常有限的情况下使用:
1、 可以定义指向这种类型的指针或者引用。
2、 可以声明(但是不能定义)以不完全类作为参数或者返回类型的函数。只有类被定义之后数据成员才能被声明成这种类型。换句话说,我们
必须首先完成类的定义,然后编译器才能知道存储该数据成员需要多少空间。因为只有当类全部完成后类才算被定义,所以一个类的成员类型不能是该类自己,然而一旦一个类的名字出现后,就认为是被声明了,因此类允许包含指向他自身的类型的引用或指针。
class link_screen{ screen window; link_screen*next; link_screen*prev; }聚合类
聚合类使得用户可以直接访问其成员,并且具有特殊的初始化语法形式。
满足条件:
1、所有成员都是 public 的。
2、没有定义任何构造函数。
3、没有类内初始值
4、没有基类,也没有 virtual 类。
struct data{ int ival; string s; };初始化方式:
data vall={0.”anna”};初始值的顺序必须与声明的顺序一致,与初始化数组元素的规则一样,如果初始值列表中的元素个数少于类的成员的数量,则靠后的成员被值初始化。初始值列表的元素的个数不能超过类的成员的数量。
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