C++常见问题总结_类的一些特性

忘是亡心i 2022-05-24 06:57 281阅读 0赞

## 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<<contents;}
    };
    Screen myScreen(5,3);
    const Screen blank(5,3);
    myScreen.set('#').display(cout);//调用非常量版本
    blank.display(cout);//调用常量版本

**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<Screen>::size_type;
        void clear(screenindex i);
    private:
        vector<Screen> 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。