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[[TableOfContents]] <<TableOfContents>>
行号 6: 行号 6:
 * C++语言只提供了整数、浮点数、bool、字符等基本类型。如何处理系统没有内置的类型？比如复数？时间？日期？坐标？

传统C语言的做法:		 C++语言只提供了整数、浮点数、bool、字符等基本类型。如何处理系统没有内置的类型？比如复数？时间？日期？坐标？传统C语言的做法是使用结构体，比如：
行号 17: 行号 15:
}}}

{{{#!cplusplus
struct Clock {		 void display(complex a);
void set(complex *c, double r, double i);

int main() {
    complex x, y;
    set(&x, 10.0, 20.0);
    set(&y, 1.0, -2.0);
    complex z = add(x, y);
    display(z);
}
}}}

另一个例子：
{{{#!cplusplus
struct clock {
行号 25: 行号 34:
void SetTime( Clock *c, int h, int m, int s) { void set_time( clock *c, int h, int m, int s) {
行号 30: 行号 39:
void ShowTime( Clock *c) { void show_time(const clock *c) {
行号 33: 行号 42:
void inc_second(clock *c) {
    c->second ++;
    if(c->second == 60) {
        c->minute ++;
        c->second = 0;
        if(c->minute == 60) {
            c->hour ++;
            c->minute = 0;
            if(c->hour == 24)
                c->hour = 0;
        }
    }
}

int main() {
    clock c;
    set_time(&c, 10, 10, 30);
    inc_second(&c);
    show_time(&c);
}

}}}

再一个例子：
{{{#!cplusplus
#define MALE true
#define FEMALE false
struct student{
   char num[20];
   char name[10];
   bool gender;
};
void set(student &s, char id[], char n[], bool g){
    strcpy(s.num, id);
    strcpy(s.name, n);
    s.gender = g;
}
void display(student &s) {
    cout << s.num << s.name << (s.gender?"male":"female");
}
int main() {
    student stud1, stud2;
    set(stud1, "110101", "Rose", FEMALE);
    set(stud2, "110102", "JACK", MALE);
    display(stud1);
    display(stud2);
}
行号 36: 行号 93:
 * C++的做法：将函数与数据结合在一起，构成类class
{{{#!cplusplus
struct Clock {		 C语言中，表示数据的结构体和操作这些结构体的函数是分开的。或者说数据结构和操作它的算法是分开的。这样数据和操作之间的关系不是很清晰。C++的做法是在C语言的基础上更进一步，将数据与操作这组数据的函数结合在一起，构成类（class）
{{{#!cplusplus
struct clock {
行号 40: 行号 97:
    void SetTime(int h, int m, int s);
    void ShowTime();
};
}}}
C++中类的定义可以用struct或者用class。函数与数据结合在一起，逻辑关系更加明确。类中的函数又被称为方法、成员函数。C++类中函数的定义，函数体可以直接写在类的内部，写在头文件中：
{{{#!cplusplus
struct Clock {		     void set_time(int h, int m, int s);
    void show_time();
    void inc_second();
};
}}}
C++中类的定义可以用struct或者用class。函数与数据结合在一起，逻辑关系更加明确。定义在类中的函数又被称为方法、成员函数。成员函数可以直接访问类（结构体）中的数据成员。C++类中函数的定义，函数体可以直接写在类的内部，写在头文件中：
{{{#!cplusplus
struct clock {
行号 48: 行号 106:
    void SetTime(int h, int m, int s) {
        hour = h; minute = m; second = s;
    }
    void ShowTime() {		     void set_time(int h, int m, int s) {
        hour = h;
        minute = m;
        second = s;
    }
    void show_time() {
行号 54: 行号 114:
};     void inc_second(clock *c) {
        second ++;
        if(second == 60) {
            minute ++;
            second = 0;
            if(minute == 60) {
                hour ++;
                minute = 0;
                if(hour == 24)
                    hour = 0;
            }
        }
    }
};

int main() {
    clock c1, c2;
    c1.set_time(10, 10, 30);
    c2.set_time(18, 00, 00);
    c1.show_time();
    c2.show_time();
}
行号 59: 行号 140:
struct Clock { struct clock {
行号 61: 行号 142:
    void SetTime(int h, int m, int s);
    void ShowTime();		     void set_time(int h, int m, int s);
    void show_time();
    void inc_second();
行号 66: 行号 148:
void Clock::SetTime(int h, int m, int s) { void clock::set_time(int h, int m, int s) {
行号 71: 行号 153:
void Clock::ShowTime() { void clock::show_time() {
行号 74: 行号 156:
}}} void clock::inc_second() {
    second ++;
    if(second == 60) {
        minute ++;
        second = 0;
        if(minute == 60) {
            hour ++;
            minute = 0;
            if(hour == 24)
                hour = 0;
        }
    }
}



// main.cpp源文件
int main() {
    clock c1, c2;
    c1.set_time(10, 10, 30);
    c2.set_time(18, 00, 00);
    c1.show_time();
    c2.show_time();
}
}}}

另一个例子：
{{{#!cplusplus
const bool MALE = true;
const bool FEMALE = false;
struct student{
   string num;
   string name;
   bool gender;
   void set(string id, string n, bool g) {
       num = id;
       name = n;
       gender = g;
   }
   void diplay() {
       cout << num << name << (gender?"male":"female");
   }
};
int main() {
   student stud1, stud2;
   stud1.set("110101", "Rose", FEMALE);
   stud2.set("110102", "Jack", MALE);
   stud1.display();
   stud2.display();
}
}}}
行号 79: 行号 212:
   struct Clock now; // 类似于C语言结构体
   Clock next; // struct可以省略
   next.hour = 0; // 同C语言结构体类似，可以访问成员
   now.SetTime(9, 40, 0); // 可以用类似的方式调用成员函数
   now.ShowTime();
   next.SetTime(9, 40, 1);
   next.ShowTime();		    struct clock now; // 类似于C语言结构体
   clock next; // struct可以省略
   next.hour = 10; // 同C语言结构体类似，可以访问成员
   next.minute = 10;
   next.second = 30;
   now.set_time(9, 40, 0); // 可以用类似的方式调用成员函数
   now.show_time();
   next.show_time();
行号 92: 行号 226:
    Clock * my_clock = new Clock; //分配对象
    my_clock->hour = 10; //通过指针访问成员
    my_clock->SetTime (9, 40, 0); //通过指针调用成员函数
    my_clock->ShowTime();		     clock * my_clock = new clock; //分配对象
    clock * now = new clock;
    now->hour = 10; //通过指针访问成员
    now->minute = 10;
    now->second = 30;
    my_clock->set_time (9, 40, 0); //通过指针调用成员函数
    my_clock->show_time();
行号 97: 行号 234:
    delete now;
行号 103: 行号 241:
    Clock clocks[100]; // 类似于int array[100];
    clocks[0].SetTime(9, 10, 25);
    clocks[1].SetTime(9, 9, 13);
    clocks[2].SetTime(9, 12, 25);		     clock clocks[100]; // 类似于int array[100];
    clocks[0].set_time(9, 10, 25);
    clocks[1].set_time(9, 9, 13);
    clocks[2].set_time(9, 12, 25);
行号 108: 行号 246:
    Clock *pc = new Clock[100];
    pc[0].SetTime(11, 20, 30);		     clock *pc = new clock[100];
    pc[0].set_time(11, 20, 30);
行号 115: 行号 253:
成员函数和普通函数一样可以内联、重载、带默认值。函数体写在类定义内部的成员函数，默认就是内联的。
{{{#!cplusplus
struct Clock {		 成员函数和普通函数一样可以内联。函数体写在类定义内部的成员函数，默认就是内联的。
{{{#!cplusplus
struct clock {
行号 119: 行号 257:
    inline void ShowTime() { //inline may be omitted     inline void show_time() { //inline may be omitted
行号 124: 行号 262:
行号 126: 行号 265:
inline void Clock::ShowTime() { struct clock {
    int second, minute, hour;
    inline void show_time();
};
inline void Clock::show_time() {
行号 131: 行号 274:

{{{#!cplusplus
struct Clock {		 成员函数也可以重载
{{{#!cplusplus
struct clock {
行号 135: 行号 278:
    void SetTime(int h, int m) {
        hour = h; minute = m; second = 0;
    }
    void SetTime(int h) {
        hour = h; minute = second = 0;		     void set_time(int h, int m) {
        hour = h;
       minute = m;
        second = 0;
    }
    void set_time(int h) {
        hour = h;
       minute = second = 0;
行号 143: 行号 289:
    Clock t;
    t.SetTime( 10, 30);
    t.SetTime( 10 );
}
}}}

{{{#!cplusplus
struct Clock {		     clock t;
    t.set_time( 10, 30);
    t.set_time( 10 );
}
}}}

成员函数也可以有缺省参数。缺省值写在声明中，而不是定义中。
{{{#!cplusplus
struct clock {
行号 152: 行号 299:
    void SetTime(int h =0, int m=0, int s=0);
};
void Clock::SetTime(int h, int m, int s) {
    hour = h; minute = m; second = s;		     void set_time(int h =0, int m=0, int s=0);
};
void clock::set_time(int h, int m, int s) {
    hour = h;
    minute = m;
    second = s;
行号 160: 行号 309:
{{{#!cplusplus
class Clock {		 在前面的clock类中，我们发现类中的数据成员hour、minute、second不需要被clock类的使用者直接访问。如果直接访问，还可能会带来副作用。在C++中增加了对类的成员的访问权限的控制，把成员分为public和private等。
{{{#!cplusplus
class clock {
行号 163: 行号 313:
 int hour, minute, second;     int hour, minute, second;
行号 165: 行号 315:
 void SetTime(int yy, int mm, int dd);
 void ShowTime();
};
}}}
公有部分定义了类的外部接口，可供类的使用者调用。私有部分隐藏了类的具体实现，由类的实现者实现，不需要使用者关心。这就是封装。private和public为新增的关键字。		     void set_time(int h, int m, int s);
    void show_time();
};
}}}
public部分定义了类的外部接口，可供类的使用者调用。private部分隐藏了类的具体实现，由类的实现者实现，不需要使用者关心。这就是‘’‘封装’‘’。private和public为新增的关键字。
行号 172: 行号 322:
    Clock d;
    d.SetTime(8, 27, 0); // 访问public, ok
    d.hour = 10; // 访问private错误
}
void Clock::SetTime(int h, int m, int s) {
    hour = h; //访问private, ok		     clock d;
    d.set_time(8, 27, 30); // 类内访问public, ok
    d.hour = 10;  // 类内访问private错误
}
void clock::set_time(int h, int m, int s) {
    hour = h; //类内访问private, ok
行号 185: 行号 335:
struct ClockA {
    void SetTime(int yy, int mm, int dd); // public here
};

class ClockB {		 struct clock_a {
    void set_time(int h, int m, int s); // public here
private:
    int hour, minute, second; //private here
};

class clock_b {
行号 191: 行号 343:
public:
    void set_time(int h, int m, int s); // public here;
};
}}}

另一个例子：
{{{#!cplusplus
class student{
private:
    string num;
    string name;
    bool gender;
public:
    void display() {
        cout << num << name << (gender?"male":"female");
    }
    void setnum(string n) {
        num = n;
    }
    void setname(char n) {
        name = n;
    }
    void setgender(bool g) {
        gender = g;
    }
};

int main() {
    student stud1;
    stud1.setname("jack");
    stud1.setnum("05020001");
    stud1.setgender(true);
    stud1.display();
    cout << stud1.gender; //error
}
}}}

'''并非'''所有数据成员都必须是private，'''并非'''所有成员函数都必须是公有的。
{{{#!cplusplus
class clock {
private: //只能在类内访问
    int hour, minute, second;
public: //可以在类外访问
    void add(int s) {
        for(int i = 0; i < s; i++)
            inc();
    }
private:
    void inc() {
        second++;
        if(second == 60) {
            second = 0;
            minute ++;
            if(minute == 60) {
                minute = 0;
                hour++;
                if(hour == 24)
                    hour = 0;
            }
        }
    }
行号 196: 行号 409:
定义变量的同时完成初始化(resource acquisition is initialization)是一种好的编程习惯，可以避免错误。
{{{#!cplusplus
int i = 5; // 定义普通变量，定义的同时初始化
cout << i; // 访问变量
Clock time; // 定义对象，定义了以后没有初始化
time.ShowTime(); //错误，没有初始化
time.SetTime(2000, 5, 1); //需要调用初始化函数后
time.ShowTime(); //才能够访问
}}}

为避免偶然使用没有初始化的对象的错误，可以在类中定义一个特殊的函数——构造函数。它在对象被定义时，就被自动调用，以确保完成初始化。
{{{#!cplusplus
class Clock{
public:
    Clock(int h, int m, int s);
};
}}}

构造函数的名字与类名相同，没有返回类型。它利用特定的值构造对象，把对象初始化为一个特定的状态。
{{{#!cplusplus
Clock::Clock( int h, int m, int s) {
    hour = h; minute = m; second = s;
}
}}}
带构造函数的对象定义
{{{#!cplusplus
int main() {
    Clock now; //错误
    Clock getup(6, 30, 30);
    Clock now = Clock(9, 21, 20);
    Clock *pC = new Clock(23, 30, 25);
}
}}}

构造函数可以重载，也可以有缺省参数：
{{{#!cplusplus
class Clock {
    int hour, minute, second;
public:
    Clock(int h, int m=0, int s=0);
    Clock(); // default constructor默认构造函数
    Clock(const char *);
    void Clock (/*...*/); // error
};
}}}
各个构造函数所需要参数不同，但构造函数都没有返回类型。在定义对象时，会根据传递的参数来选择一个特定的构造函数初始化对象。
{{{#!cplusplus
int main() {
    Clock now; //默认构造now对象call default constructor
    Clock getup(6, 30, 30);
    Clock now = Clock(9, 21);
    Clock *pC = new Clock("23:30:0");
}
}}}

一个类要能够默认构造对象，需要：这个类一个构造函数都没有写（系统会自动生成一个默认构造函数），或者至少写有一个默认构造函数。一个所有参数具有默认参数的构造函数也是默认构造函数，比如
{{{#!cplusplus
class Clock {
    int hour, minute, second;
public:
    Clock(int h =0, int m = 0, int s=0);
};
}}}

对象被摧毁时，一个成员函数也会自动被调用，这个函数称为称为析构函数，一般完成资源的释放工作
{{{#!cplusplus
class Clock {
 int hour, minute, second;
public:
 ~Clock();
};
}}}
析构函数的名字为类名前加~，没有返回类型和参数。析构函数不能重载。例如：
{{{#!cplusplus
int main() {
    Clock d1(4, 11, 1);		 变量定以后，没有初始化就使用是错误的。比如：
{{{#!cplusplus
int main() {
    int i; // 定义普通变量
    cout << i; // 访问变量，错误，没有初始化
    clock time; // 定义对象，定义的同时并没有初始化
    time.show_time(); //错误，没有初始化
    time.set_time(20, 55, 10); //需要调用初始化函数后
    time.show_time(); //才能够访问
}
}}}

定义变量的同时完成初始化(resource acquisition is initialization)是一种好的编程习惯，可以避免错误。对于普通变量可以这样：
{{{#!cplusplus
int main() {
    int i = 5; // 定义普通变量，并初始化
    cout << i; // 访问变量，ok
}
}}}

而对于类变量，我们也希望可以完成类似的初始化，比如：
{{{#!cplusplus
int main() {
    clock c1(10,10, 30); // 定义对象，定义的同时并且初始化
    clock c2 = clock(10, 10, 31); // 或者这样初始化
    c1.show_time();
}
}}}

要这样做可以在类中定义一个特殊的函数——'''构造函数'''。它在对象被定义时就被自动调用，以确保对象能够初始化。
{{{#!cplusplus
class clock{
    int hour, minute, second;
public:
    /*构造函数，函数名与类名相同，没有返回类型*/
    clock(int h, int m, int s){
        hour = h;
        minute = m;
        second = s;
    }
    void show_time() {
        cout << hour << minute << second;
    }
};
}}}

注意：构造函数是没有返回类型的，写成这样是语法错误：
{{{#!cplusplus
class clock{
public:
    void clock (/*...*/); // error
};
}}}

在定义了这样的构造函数以后，不使用参数来创建对象就变成了语法错误：
{{{#!cplusplus
int main() {
    clock c1; // 语法错误，没有这样的构造函数
    c1.show_time();
}
}}}

有时希望对象不需要参数也可以初始化，初始化到一种默认的状态，则可以用没有参数的构造函数，称作'''默认构造函数(default constructor)'''。

{{{#!cplusplus
class clock{
    int hour, minute, second;
public:
    clock() {
        hour = minute = second = 0;
    }
    void show_time() {
        cout << hour << minute << second;
    }
};

int main() {
    clock c1; // 初始化为0时0分0秒
    c1.show_time();
    clock c2(15, 30, 0) // 错误，没有这样的构造函数
    clock c3(); // 定义函数而不是定义对象
}
}}}

注意，要调用默认构造函数创建对象，不要在后面添加空的()，否则会被认为是函数声明，而不是对象定义。

如果要以多种不同的方式初始化对象，可以对构造函数进行重载。构造函数也可以有缺省参数：
{{{#!cplusplus
class clock {
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m=0, int s=0);
    clock(); // default constructor默认构造函数
    clock(const char *s);
};
}}}
各个构造函数所需要参数不同。在定义对象时，会根据传递的参数来选择一个特定的构造函数初始化对象。
{{{#!cplusplus
int main() {
    clock now; //默认构造now对象call default constructor
    clock getup(6, 30, 30);
    clock early(6);
    clock sleep("23:30:0");
    clock lesson(9, 21);
}
}}}

一个所有参数具有默认参数的构造函数也是默认构造函数，比如
{{{#!cplusplus
class clock {
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h =0, int m = 0, int s=0);
};
int main() {
    clock c1;
}
}}}

构造函数和普通函数一样，也可以定义在类外：
{{{#!cplusplus
class clock{
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m, int s);
};
clock::clock( int h, int m, int s) {
    hour = h;
    minute = m;
    second = s;
}

int main() {
    clock sleep(22, 30, 0);
    clock getup(6, 30, 30);
    clock now = clock(9, 21, 20);
    clock *pC = new clock(23, 30, 25); //构造函数会被自动调用
}
}}}

在用new动态分配对象的时候，构造函数也会被自动调用。如果是用malloc分配内存，构造函数不会被自动调用。这是new和malloc最重要的区别。
{{{#!cplusplus
int main() {
    clock *pc = new clock(23, 30, 25); // 构造函数被掉用了
    clock *pd = (clock *)malloc(sizeof(clock)); //构造函数没有调用
}
}}}

要定义对象数组，并且没有初始化，那么要求该类可以默认构造对象。比如：
{{{#!cplusplus
class clock {
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h =0, int m = 0, int s=0) {
        hour = h;
        minute = m;
        second = s;
    }
};
void f() {
    clock cls[10];
    clock *p = new clock[10];
}
}}}

如果类的构造函数需要参数，则需要对数组进行初始化：
{{{#!cplusplus
class clock {
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h , int m, int s) {
        hour = h;
        minute = m;
        second = s;
    }
};
void f() {
    clock cls[10] = {clock(0,0,0), clock(1,0,0), clock(2,0,0), clock(3,0,0), clock(4,0,0), clock(5,0,0), clock(6,0,0), clock(7,0,0), clock(8,0,0), clock(9,0,0), clock(10,0,0)};
    clock *p = new clock[10]; // 错误，没有办法初始化
}
}}}

在前面写的构造函数中，我们对类的成员进行赋值，而不是初始化。在类的成员必须初始化而不能赋值的时候，这样做会带来问题。比如说类内有引用成员和const成员：
{{{#!cplusplus
class clock{
    const int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m, int s) {
         hour = h; // 错误，const变量不能够赋值
         minute = m; // 错误
         second = s; // 错误
    }
    void show_time() {
        cout << hour << minute << second;
    }
};
}}}

要对成员进行初始化，需要使用构造函数的初始化列表：
{{{#!cplusplus
class clock{
    const int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m, int s)
        : hour(h), minute(m), second(s) {
    }
    void show_time() {
        cout << hour << minute << second;
    }
};
}}}

对于引用也要用同样的方式初始化。而对于普通变量也可以用初始化表进行初始化：
{{{#!cplusplus
class clock{
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m, int s)
        : hour(h), minute(m), second(s) {
    }
    void show_time() {
        cout << hour << minute << second;
    }
};
}}}

在初始化列表里面要用()而不是=给出初始值。初始化列表还可以用在类中内嵌对象的情况：
{{{#!cplusplus
class world_clock {
    clock c;
    int timezone;
public:
    world_clock(int hour, int minute, int second, int t)
        :c(hour, minute, second), timezone(t) {
    }
};
}}}

如果一个类中一个构造函数都没有写，编译器会自动生成一个默认构造函数。自动生成的构造函数可以调用内嵌类型的默认构造函数（如果有默认构造函数的话）。
{{{#!cplusplus
class world_clock {
private:
    clock c;
    int timezone;
public:
};

int main() {
    world_clock wc; // wc.timezone没有初始化，但是wc.c的构造函数会自动调用
}
}}}

对象被摧毁时，另一个特殊的成员函数也会自动被调用，这个函数称为称为'''析构函数'''，一般用来完成资源的释放工作。
{{{#!cplusplus
class clock {
    int hour, minute, second;
public:
    ~clock() {
        //作一些资源释放操作
    }
};
}}}

析构函数的名字为类名前加~，没有返回类型和参数。析构函数不能重载。析构函数会被自动调用，例如：
{{{#!cplusplus

class clock {
    int hour, minute, second;
public:
    ~clock() {
        cout << "destruct:"<< hour << minute << second;
    }
};
int main() {
    clock d1(4, 11, 1);
行号 273: 行号 685:
        Clock *d2 = new Clock(9, 9, 9);
        Clock d3(8, 10,0);		         clock *d2 = new clock(9, 9, 9);
        clock d3(8, 10,0);
行号 278: 行号 690:
    Clock d4;     clock d4;
行号 282: 行号 694:
new会自动调用构造函数，而malloc不能。delete会自动调用析构函数，而free不能。
{{{#!cplusplus
int main() {
    Clock *d1 = new Clock ;
    Clock *d2 = new Clock ( 10, 11, 1);
    Clock *d3 = new Clock [ 1000 ];
    Clock *d4 = (Clock *)malloc( sizeof(Clock) );		 析构函数一般用在需要资源释放的地方，比如：
{{{#!cplusplus
class mystring{
    char *s;
public:
    mystring(char *str) {
        s = new char[strlen(str)+1];
        strcpy(s, str);
    }
    ~mystring() {
        delete[] s;
    }
};
int main() {
    mystring s("Hello");
}
}}}


new会自动调用构造函数，而malloc不能。同样delete会自动调用析构函数，而free不能。
{{{#!cplusplus
int main() {
    clock *d1 = new clock ;
    clock *d2 = new clock ( 10, 11, 1);
    clock *d3 = new clock [ 1000 ];
    clock *d4 = (clock *)malloc( sizeof(clock) ); // 没有初始化
行号 291: 行号 722:
    delete[ ] d3;     delete[] d3;
行号 296: 行号 727:
要定义对象数组，并且没有初始化，那么要求该类可以默认构造对象。比如：
{{{#!cplusplus
void f() {
    Clock cls[10];
    Clock *p = new Clock[10];
}
}}}


== 对象的复制 ==

对象在两种情况下发生复制：赋值和拷贝构造。拷贝构造是指创建一个对象，创建的同时让它的值与另一个已存在的对象一模一样。赋值是复制另一个同类型的值给已存在的对象，使它变成新的值。比如
{{{#!cplusplus
void f( Date d );

int main() {
    Date today; //默认构造函数
    Date d = today; //拷贝构造
    Date s( today ); //拷贝构造
    d = another_day; //赋值
    f(s); //拷贝构造
｝
}}}

拷贝构造的工作由拷贝构造函数完成。如果自己没有编写拷贝构造函数，编译器会自动生成一个拷贝构造函数，用于完成缺省的拷贝构造的功能：用源对象的所有数据成员逐一拷贝构造目标对象的相应成员。我们可以自定义拷贝构造函数去改写默认的拷贝构造函数。
{{{#!cplusplus
class Clock {
    int hour, minute, second;
public:
    Clock(Clock& c) {

== 对象的拷贝构造 ==

对象的复制分为两种情况：'''赋值'''和'''拷贝构造'''。'''拷贝构造'''是指创建一个新对象，创建的同时让新对象的值与另一个已存在的对象一模一样。'''赋值'''是复制一个对象的值给另一个已存在的对象，使两个对象的值一样。比如
{{{#!cplusplus
void display( clock d ) {
   //...
}

int main() {
    clock now; //默认构造函数
    clock d = now; //拷贝构造
    clock s( now ); //拷贝构造
    d = s; //赋值
    display(s); //拷贝构造
}
}}}

拷贝构造的工作由一个特殊的构造函数拷贝构造函数完成。如果一个类中没有编写拷贝构造函数，编译器会自动生成一个拷贝构造函数，用于完成默认的拷贝构造的功能：用源对象的所有数据成员逐一拷贝构造目标对象的相应成员。我们可以自定义拷贝构造函数去改写默认的拷贝构造函数。比如：
{{{#!cplusplus
class clock {
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m, int s) {
        hour = h;
        minute = m;
        second = s;
    }
    //这个拷贝构造函数实现的功能与编译器自动声成的相同，可以省略
    clock(clock& c) {
行号 327: 行号 759:
         minite = c.minute;
         second = 0;
    }
};
}}}

何时需要自定义拷贝构造函数、析构函数？当涉及到内存管理时，一个类中有指针成员，指向动态分配的空间，那么通常需要写一组拷贝构造函数、析构函数和赋值操作符。写一个类Array，模拟数组的功能，元素是int类型，数组的大小可以是变量，增加检查越界的功能。即可以这样使用：
{{{#!cplusplus
int main() {
    Array arr(10); // 相当于int arr[10];		          minute = c.minute;
         second = c.second;
    }
};

int main() {
    clock c;
    clock d(c); //拷贝构造d，其值与c一样。
}

}}}

何时需要自定义拷贝构造函数、析构函数？当涉及到内存管理时，一个类中有指针成员，指向动态分配的空间，那么通常需要写一组拷贝构造函数、析构函数和赋值操作符。例如：
{{{#!cplusplus
class mystring{
    char *s;
public:
    mystring(char *str) {
        s = new char[strlen(str)+1];
        strcpy(s, str);
    }
    ~mystring() {
        delete[] s;
    }
    mystring(mystring &str) {
        s = new char[strlen(str.s)+1];
        strcpy(s, str.s);
    }
};
int main() {
    mystring s("Hello");
    mystring s2(s);
}
}}}


再例如：写一个类array，模拟数组的功能，元素是int类型，数组的大小可以是变量，增加检查越界的功能。即可以这样使用：
{{{#!cplusplus
int main() {
    array arr(10); // 相当于int arr[10];
行号 339: 行号 801:
}
}}}
{{{#!cplusplus
class Array {		     arr.at(10) = 10; //error数组越界
}
}}}
{{{#!cplusplus
class array {
行号 347: 行号 810:
    Array(int s) {     array(int s) {
行号 351: 行号 814:
    ~Array() {     ~array() {
行号 366: 行号 829:
    Array arr( 10 );     array arr( 10 );
行号 368: 行号 831:
    Array arr2(arr); // error here     array arr2(arr); // error here
行号 374: 行号 837:
class Array { class array {
行号 379: 行号 842:
    Array(int s) {     array(int s) {
行号 383: 行号 846:
    ~Array() {     ~array() {
行号 392: 行号 855:
    Array( Array &a) {     array( array &a) {
行号 400: 行号 863:

== 类的组合 ==
构造复杂的对象的一种方法是组合。一个类可以使用另一个类的对象作为成员，比如：
{{{#!cplusplus
class point{
private:
    double x, y;
public:
    //...
};

class line {
private:
    point start, end;
public:
    //...
};

class circle {
private:
    point center;
    double radius;
public:
    //...
};

class rectangle {
private:
    point p1, p2;
public:
    //...
};
}}}

组合对象的构造
{{{#!cplusplus
class point{
    double x, y;
public:
    point(double x0, double y0) {
        x = x0;
        y = y0;
    }
};

class line {
    point start, end;
public:
    line(double x0, double y0, double x1, double y1) {
        start.x = x0;
        start.y = y0;
        end.x = x1;
        end.y = y1;
    }
};
}}}
这个程序遇到编译错误。一是因为point类的x,y是私有的，在line类的构造函数中访问point的x,y是错误的。二是构造line中内含的两个point对象start,end需要参数，而在line的构造函数中没有给出这些参数。解决办法：使用构造函数初始化列表
{{{#!cplusplus
class point{
private:
    double x, y;
public:
    point(double x0, double y0) {
        x = x0;
        y = y0;
        cout << "point " << x << y << "initialized!" << endl;
    }
};

class line {
private:
    point start, end;
public:
    line(double x0, double y0, double x1, double y1)
     : start(x0, y0), end(x1, y1) {
        cout << "line initializing" << endl;
    }
};
int main() {
    line l(1,2,3,4);
}
}}}
在line构造函数的初始化列表中，给start、end成员的构造函数传递参数完成它们的初始化。

如果内嵌的类有默认构造函数，则初始化列表可以省略。
{{{#!cplusplus
class point{
private:
    double x, y;
public:
    point(double x0 = 0, double y0 = 0) {
        x = x0;
        y = y0;
        cout << "point " << x << y << "initialized!" << endl;
    }
};

class line {
private:
    point start, end;
public:
    line(double x0, double y0, double x1, double y1) {
        cout << "line initializing" << endl;
    }
};

int main() {
    line l(1,2,3,4);
}
}}}


初始化表还能够解决其它一些类型的成员的初始化问题，比如const成员，引用成员等。比如
{{{#!cplusplus
class C {
public:
    C(int h, int m, int s)
        : s ( 0 ), x( 0 ), time(h, m, s), t(time)
    {
    }
private:
    int x;
    const int s; //const data member
    clock time; // no default construct
    clock &t; // reference member
};
}}}

构造函数和析构函数执行的顺序
{{{#!cplusplus
class point{
private:
    double x, y;
public:
    point(double a, double b) :x(a), y(b) {
        cout << "construct point" << endl;
    }
    ~point() {
        cout << "destruct point" << endl;
    }
};
class line {
private:
    point start, end;
public:
    line(double x0, double y0, double x1, double y1)
        : start(x0, y0) , end(x1, y1) {
        cout << "construct line" << endl;
    }
    ~line() {
        cout << "destruct line" << endl;
    }
};
}}}

== 静态成员 ==
参见：[[C++:静态成员]]

== 友元 ==
参见：[[C++:友元]]

== const对象 ==

定义对象前面加const，表示对象不能改变
{{{#!cplusplus
class clock{
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m, int s)
       : hour(h), minute(m), second(s)
    {
    }
    void set_time(int h, int m, int s) {
        hour = h;
        minute = m;
        second = s;
    }
    void show_time() {
        cout << hour << minute << second;
    }
};
int main() {
    const int i = 10;
    cout << i*10; // ok
    i++; // error!
    const clock t(10, 30, 20);
    cout << t.second; // ok
    t.second = 10; // error
    t.set_time(10, 20, 10); // error!
    t.show_time(); // error!
}
}}}

const对象不能调用普通的成员函数，即使这个函数并不修改数据成员。对于不修改数据成员的成员函数，可以在声明后面加const，表示这个成员函数不修改数据成员，这样的函数可以被const对象调用。
{{{#!cplusplus
class clock{
    int hour, minute, second;
public:
    clock(int h, int m, int s)
       : hour(h), minute(m), second(s)
    {
    }
    void set_time(int h, int m, int s) {
        hour = h;
        minute = m;
        second = s;
    }
    void show_time() const {
        cout << hour << minute << second;
    }
};
int main() {
    const int i = 10;
    cout << i*10; // ok
    i++; // error!
    const clock t(10, 30, 20);
    cout << t.second; // ok
    t.second = 10; // error
    t.set_time(10, 20, 10); // error!
    t.show_time(); // ok
}
}}}

const成员函数可以被const对象调用，也可以被普通对象调用。
{{{#!cplusplus
int main() {
   const clock time(10, 20, 30);
   time.show_time();
   clock now(10, 10, 10);
   time.show_time();
}
}}}

常成员函数与非常成员函数可以重载
{{{#!cplusplus
class array {
private:
    int *p, size;
public:
    array(int s) {
        size = s;
        p = new int [ size ];
    }
    ~array() { delete[ ] p; }
    int & at( int i) {
         if( i < size) return p[i]; else throw out_of_range();
    }
    int at( int i) const {
         if( i < size) return p[i]; else throw out_of_range();
    }
};
int main() {
    array a(10);
    a.at(5) = 5;
    const array b(5);
    b.at(5) = 5; // error
}

}}}

== this指针 ==

参见：[[C++:this指针]]

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CategoryCpp

C++类与对象

目录

  1. C++类与对象
    1. 问题
    2. C++的类
    3. 类的访问权限
    4. 构造与析构
    5. 对象的拷贝构造
    6. 类的组合
    7. 静态成员
    8. 友元
    9. const对象
    10. this指针

1. 问题

C++语言只提供了整数、浮点数、bool、字符等基本类型。如何处理系统没有内置的类型？比如复数？时间？日期？坐标？传统C语言的做法是使用结构体，比如： 

   1 struct complex {
   2     double real;
   3     double imag;
   4 };
   5 complex add(complex a, complex b); 
   6 complex substract(complex a, complex b);
   7 complex multiply(complex a, complex b);
   8 void display(complex a);
   9 void set(complex *c, double r, double i);
  10 
  11 int main() {
  12     complex x, y;
  13     set(&x, 10.0, 20.0);
  14     set(&y, 1.0, -2.0);
  15     complex z = add(x, y);
  16     display(z);
  17 }

另一个例子： 

   1 struct clock {
   2     int second;
   3     int minute;
   4     int hour;
   5 };
   6 void set_time( clock *c, int h, int m, int s) {
   7     c->second = s;
   8     c->minute = m;
   9     c->hour = h;
  10 }
  11 void show_time(const clock *c) {
  12     cout << c->hour << c->minute << c->second;
  13 }
  14 void inc_second(clock *c) {
  15     c->second ++;
  16     if(c->second == 60) {
  17         c->minute ++;
  18         c->second = 0;
  19         if(c->minute == 60) {
  20             c->hour ++;
  21             c->minute = 0;
  22             if(c->hour == 24)
  23                 c->hour = 0;
  24         }
  25     }
  26 }
  27 
  28 int main() {
  29     clock c;
  30     set_time(&c, 10, 10, 30);
  31     inc_second(&c);
  32     show_time(&c);
  33 }

再一个例子： 

   1 #define MALE true
   2 #define FEMALE false
   3 struct student{
   4    char num[20];
   5    char name[10];
   6    bool gender;
   7 };
   8 void set(student &s, char id[], char n[], bool g){
   9     strcpy(s.num, id);
  10     strcpy(s.name, n);
  11     s.gender = g;
  12 }
  13 void display(student &s) {
  14     cout << s.num << s.name << (s.gender?"male":"female");
  15 } 
  16 int main() {
  17     student stud1, stud2;
  18     set(stud1, "110101", "Rose", FEMALE);
  19     set(stud2, "110102", "JACK", MALE);
  20     display(stud1);
  21     display(stud2);
  22 }

2. C++的类

C语言中，表示数据的结构体和操作这些结构体的函数是分开的。或者说数据结构和操作它的算法是分开的。这样数据和操作之间的关系不是很清晰。C++的做法是在C语言的基础上更进一步，将数据与操作这组数据的函数结合在一起，构成类（class） 

   1 struct clock {
   2     int  hour, minute, second;
   3     void set_time(int h, int m, int s);
   4     void show_time();
   5     void inc_second();
   6 };

C++中类的定义可以用struct或者用class。函数与数据结合在一起，逻辑关系更加明确。定义在类中的函数又被称为方法、成员函数。成员函数可以直接访问类（结构体）中的数据成员。C++类中函数的定义，函数体可以直接写在类的内部，写在头文件中： 

   1 struct clock {
   2     int  hour, minute, second;
   3     void set_time(int h, int m, int s) {
   4         hour = h;
   5         minute = m;
   6         second = s;
   7     }
   8     void show_time() {
   9         cout << hour << minute << second;
  10     }
  11     void inc_second(clock *c) {
  12         second ++;
  13         if(second == 60) {
  14             minute ++;
  15             second = 0;
  16             if(minute == 60) {
  17                 hour ++;
  18                 minute = 0;
  19                 if(hour == 24)
  20                     hour = 0;
  21             }
  22         }
  23     }
  24 };
  25 
  26 int main() {
  27     clock c1, c2;
  28     c1.set_time(10, 10, 30);
  29     c2.set_time(18, 00, 00);
  30     c1.show_time();
  31     c2.show_time();
  32 }

也可以分开定义，比如： 

   1 //clock.h头文件:
   2 struct clock {
   3     int  hour, minute, second;
   4     void set_time(int h, int m, int s);
   5     void show_time();
   6     void inc_second();
   7 };
   8 
   9 //clock.cpp源文件:
  10 void clock::set_time(int h, int m, int s) {
  11     hour = h;
  12     minute = m;
  13     second = s;
  14 }
  15 void clock::show_time() {
  16     cout << hour << minute << second;
  17 }
  18 void clock::inc_second() {
  19     second ++;
  20     if(second == 60) {
  21         minute ++;
  22         second = 0;
  23         if(minute == 60) {
  24             hour ++;
  25             minute = 0;
  26             if(hour == 24)
  27                 hour = 0;
  28         }
  29     }
  30 }
  31 
  32 
  33 
  34 // main.cpp源文件
  35 int main() {
  36     clock c1, c2;
  37     c1.set_time(10, 10, 30);
  38     c2.set_time(18, 00, 00);
  39     c1.show_time();
  40     c2.show_time();
  41 }

另一个例子： 

   1 const bool MALE = true;
   2 const bool FEMALE = false;
   3 struct student{
   4    string num;
   5    string name;
   6    bool gender;
   7    void set(string id, string n, bool g) {
   8        num = id;
   9        name = n;
  10        gender = g;
  11    }
  12    void diplay() {
  13        cout << num << name << (gender?"male":"female");
  14    }
  15 };
  16 int main() {
  17    student stud1, stud2;
  18    stud1.set("110101", "Rose", FEMALE);
  19    stud2.set("110102", "Jack", MALE);
  20    stud1.display();
  21    stud2.display();
  22 }

对象的定义和访问方式类似于结构体 

   1 int main() {
   2    struct clock now;      // 类似于C语言结构体
   3    clock next;            // struct可以省略
   4    next.hour = 10;         // 同C语言结构体类似，可以访问成员
   5    next.minute = 10;
   6    next.second = 30;
   7    now.set_time(9, 40, 0); // 可以用类似的方式调用成员函数
   8    now.show_time();
   9    next.show_time();
  10 }

在堆空间分配和访问对象 

   1 void f() {
   2     clock * my_clock = new clock; //分配对象
   3     clock * now = new clock;
   4     now->hour = 10;          //通过指针访问成员
   5     now->minute = 10;
   6     now->second = 30;  
   7     my_clock->set_time (9, 40, 0); //通过指针调用成员函数
   8     my_clock->show_time();
   9     delete my_clock;              //释放对象
  10     delete now;
  11 }

定义对象数组 

   1 int main() {
   2     clock clocks[100]; // 类似于int array[100];
   3     clocks[0].set_time(9, 10, 25);
   4     clocks[1].set_time(9, 9, 13);
   5     clocks[2].set_time(9, 12, 25);
   6     // ... ...
   7     clock *pc = new clock[100];
   8     pc[0].set_time(11, 20, 30);
   9     // ... ...
  10 }

成员函数和普通函数一样可以内联。函数体写在类定义内部的成员函数，默认就是内联的。 

   1 struct clock {
   2     int second, minute, hour;
   3     inline void show_time() { //inline may be omitted
   4         cout << hour << minute << second;
   5     }
   6 };

类外定义函数体的成员函数，要定义成内联需要加inline关键字，并把函数体写在头文件中 

   1 struct clock {
   2     int second, minute, hour;
   3     inline void show_time();
   4 };
   5 inline void Clock::show_time() {
   6     cout << hour << minute << second;
   7 }

成员函数也可以重载 

   1 struct clock {
   2     int second, minute, hour;
   3     void set_time(int h, int m) {
   4         hour = h;
   5         minute = m;
   6         second = 0;
   7     }
   8     void set_time(int h) {
   9         hour = h;
  10         minute = second = 0;
  11     }    
  12 };
  13 int main() {
  14     clock t;
  15     t.set_time( 10, 30);
  16     t.set_time( 10 );
  17 }

成员函数也可以有缺省参数。缺省值写在声明中，而不是定义中。 

   1 struct clock {
   2     int second, minute, hour;
   3     void set_time(int h =0, int m=0, int s=0);
   4 };
   5 void clock::set_time(int h, int m, int s) {
   6     hour = h;  
   7     minute = m; 
   8     second = s;
   9 }

3. 类的访问权限

在前面的clock类中，我们发现类中的数据成员hour、minute、second不需要被clock类的使用者直接访问。如果直接访问，还可能会带来副作用。在C++中增加了对类的成员的访问权限的控制，把成员分为public和private等。 

   1 class clock {
   2 private: //只能在类内访问
   3     int hour, minute, second;  
   4 public:  //可以在类外访问
   5     void set_time(int h, int m, int s);
   6     void show_time();
   7 };

public部分定义了类的外部接口，可供类的使用者调用。private部分隐藏了类的具体实现，由类的实现者实现，不需要使用者关心。这就是‘’‘封装’‘’。private和public为新增的关键字。 

   1 int main(){
   2     clock d;
   3     d.set_time(8, 27, 30);  // 类内访问public, ok
   4     d.hour = 10;           // 类内访问private错误
   5 }
   6 void clock::set_time(int h, int m, int s) {
   7     hour = h;    //类内访问private, ok
   8     minute = m;
   9     second = s;
  10 }

struct与class的访问权限的区别：struct默认public，class默认为private 

   1 struct clock_a {
   2     void set_time(int h, int m, int s); // public here
   3 private:
   4     int hour, minute, second; //private here
   5 };
   6 
   7 class clock_b {
   8     int hour, minute, second; // private here;
   9 public:
  10     void set_time(int h, int m, int s); // public here;
  11 };

另一个例子： 

   1 class student{
   2 private:
   3     string num;
   4     string name;
   5     bool gender;
   6 public:
   7     void display() {
   8         cout << num << name << (gender?"male":"female");
   9     }
  10     void setnum(string n) {
  11         num = n;
  12     }
  13     void setname(char n) {
  14         name = n;
  15     }
  16     void setgender(bool g) {
  17         gender = g;
  18     }
  19 };
  20 
  21 int main() {
  22     student stud1;
  23     stud1.setname("jack");
  24     stud1.setnum("05020001");
  25     stud1.setgender(true);
  26     stud1.display();
  27     cout << stud1.gender;  //error
  28 }

并非所有数据成员都必须是private，并非所有成员函数都必须是公有的。 

   1 class clock {
   2 private: //只能在类内访问
   3     int hour, minute, second;  
   4 public:  //可以在类外访问
   5     void add(int s) {
   6         for(int i = 0; i < s; i++) 
   7             inc();
   8     }
   9 private:
  10     void inc() {
  11         second++;
  12         if(second == 60) {
  13             second = 0;
  14             minute ++;
  15             if(minute == 60) {
  16                 minute = 0;
  17                 hour++;
  18                 if(hour == 24)
  19                     hour = 0;
  20             }
  21         }
  22     }
  23 };

4. 构造与析构

变量定以后，没有初始化就使用是错误的。比如： 

   1 int main() {
   2     int i;  // 定义普通变量
   3     cout << i;  // 访问变量，错误，没有初始化
   4     clock time; // 定义对象，定义的同时并没有初始化
   5     time.show_time();          //错误，没有初始化
   6     time.set_time(20, 55, 10); //需要调用初始化函数后
   7     time.show_time();          //才能够访问
   8 }

定义变量的同时完成初始化(resource acquisition is initialization)是一种好的编程习惯，可以避免错误。对于普通变量可以这样： 

   1 int main() {
   2     int i = 5;  // 定义普通变量，并初始化
   3     cout << i;  // 访问变量，ok
   4 }

而对于类变量，我们也希望可以完成类似的初始化，比如： 

   1 int main() {
   2     clock c1(10,10, 30); // 定义对象，定义的同时并且初始化
   3     clock c2 = clock(10, 10, 31); // 或者这样初始化
   4     c1.show_time();
   5 }

要这样做可以在类中定义一个特殊的函数——构造函数。它在对象被定义时就被自动调用，以确保对象能够初始化。 

   1 class clock{
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     /*构造函数，函数名与类名相同，没有返回类型*/
   5     clock(int h, int m, int s){
   6         hour = h;
   7         minute = m;
   8         second = s;
   9     }
  10     void show_time() {
  11         cout << hour << minute << second;
  12     }
  13 };

注意：构造函数是没有返回类型的，写成这样是语法错误： 

   1 class clock{
   2 public:
   3     void clock (/*...*/); // error
   4 };

在定义了这样的构造函数以后，不使用参数来创建对象就变成了语法错误： 

   1 int main() {
   2     clock c1; // 语法错误，没有这样的构造函数
   3     c1.show_time();
   4 }

有时希望对象不需要参数也可以初始化，初始化到一种默认的状态，则可以用没有参数的构造函数，称作默认构造函数(default constructor)。 

   1 class clock{
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock() {
   5         hour = minute = second = 0;
   6     }
   7     void show_time() {
   8         cout << hour << minute << second;
   9     }
  10 };
  11 
  12 int main() {
  13     clock c1; // 初始化为0时0分0秒
  14     c1.show_time();
  15     clock c2(15, 30, 0) // 错误，没有这样的构造函数
  16     clock c3(); // 定义函数而不是定义对象
  17 }

注意，要调用默认构造函数创建对象，不要在后面添加空的()，否则会被认为是函数声明，而不是对象定义。

如果要以多种不同的方式初始化对象，可以对构造函数进行重载。构造函数也可以有缺省参数： 

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m=0, int s=0);
   5     clock(); // default constructor默认构造函数
   6     clock(const char *s);
   7 };

各个构造函数所需要参数不同。在定义对象时，会根据传递的参数来选择一个特定的构造函数初始化对象。 

   1 int main() {
   2     clock now;  //默认构造now对象call default constructor
   3     clock getup(6, 30, 30); 
   4     clock early(6);
   5     clock sleep("23:30:0");
   6     clock lesson(9, 21);
   7 }

一个所有参数具有默认参数的构造函数也是默认构造函数，比如 

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h =0, int m = 0, int s=0);
   5 };
   6 int main() {
   7     clock c1;
   8 }

构造函数和普通函数一样，也可以定义在类外： 

   1 class clock{
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s);
   5 };
   6 clock::clock( int h, int m, int s) {
   7     hour = h;
   8     minute = m;
   9     second = s;
  10 }
  11 
  12 int main() {
  13     clock sleep(22, 30, 0);
  14     clock getup(6, 30, 30); 
  15     clock now = clock(9, 21, 20);
  16     clock *pC = new clock(23, 30, 25); //构造函数会被自动调用
  17 }

在用new动态分配对象的时候，构造函数也会被自动调用。如果是用malloc分配内存，构造函数不会被自动调用。这是new和malloc最重要的区别。 

   1 int main() {
   2     clock *pc = new clock(23, 30, 25); // 构造函数被掉用了
   3     clock *pd = (clock *)malloc(sizeof(clock)); //构造函数没有调用
   4 }

要定义对象数组，并且没有初始化，那么要求该类可以默认构造对象。比如： 

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h =0, int m = 0, int s=0) {
   5         hour = h;
   6         minute = m;
   7         second = s;
   8     }
   9 };
  10 void f() {
  11     clock cls[10];
  12     clock *p = new clock[10];
  13 }

如果类的构造函数需要参数，则需要对数组进行初始化： 

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h , int m, int s) {
   5         hour = h;
   6         minute = m;
   7         second = s;
   8     }
   9 };
  10 void f() {
  11     clock cls[10] = {clock(0,0,0), clock(1,0,0), clock(2,0,0), clock(3,0,0), clock(4,0,0), clock(5,0,0), clock(6,0,0), clock(7,0,0), clock(8,0,0), clock(9,0,0), clock(10,0,0)};
  12     clock *p = new clock[10]; // 错误，没有办法初始化
  13 }

在前面写的构造函数中，我们对类的成员进行赋值，而不是初始化。在类的成员必须初始化而不能赋值的时候，这样做会带来问题。比如说类内有引用成员和const成员： 

   1 class clock{
   2     const int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s) {
   5          hour = h; // 错误，const变量不能够赋值
   6          minute = m; // 错误
   7          second = s; // 错误
   8     }
   9     void show_time() {
  10         cout << hour << minute << second;
  11     }
  12 };

要对成员进行初始化，需要使用构造函数的初始化列表： 

   1 class clock{
   2     const int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s) 
   5         : hour(h), minute(m), second(s) {
   6     }
   7     void show_time() {
   8         cout << hour << minute << second;
   9     }
  10 };

对于引用也要用同样的方式初始化。而对于普通变量也可以用初始化表进行初始化： 

   1 class clock{
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s) 
   5         : hour(h), minute(m), second(s) {
   6     }
   7     void show_time() {
   8         cout << hour << minute << second;
   9     }
  10 };

在初始化列表里面要用()而不是=给出初始值。初始化列表还可以用在类中内嵌对象的情况： 

   1 class world_clock {
   2     clock c;
   3     int timezone;
   4 public:
   5     world_clock(int hour, int minute, int second, int t)  
   6         :c(hour, minute, second), timezone(t) {
   7     }
   8 };

如果一个类中一个构造函数都没有写，编译器会自动生成一个默认构造函数。自动生成的构造函数可以调用内嵌类型的默认构造函数（如果有默认构造函数的话）。 

   1 class world_clock {
   2 private:
   3     clock c;
   4     int timezone;
   5 public:
   6 };
   7 
   8 int main() {
   9     world_clock wc; // wc.timezone没有初始化，但是wc.c的构造函数会自动调用
  10 }

对象被摧毁时，另一个特殊的成员函数也会自动被调用，这个函数称为称为析构函数，一般用来完成资源的释放工作。 

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     ~clock() {
   5         //作一些资源释放操作
   6     }
   7 };

析构函数的名字为类名前加~，没有返回类型和参数。析构函数不能重载。析构函数会被自动调用，例如： 

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     ~clock() {
   5         cout << "destruct:"<< hour << minute << second;
   6     }
   7 };
   8 int main() {
   9     clock d1(4, 11, 1);
  10     if( true ){
  11         clock *d2 = new clock(9, 9, 9);
  12         clock d3(8, 10,0);
  13         //…
  14     } // d3 is destructed here
  15     delete d2; // d2 is destructed here
  16     clock d4;
  17 }  // d1,d4 is destructed here
  18

析构函数一般用在需要资源释放的地方，比如： 

   1 class mystring{
   2     char *s;
   3 public:
   4     mystring(char *str) {
   5         s = new char[strlen(str)+1];
   6         strcpy(s, str);
   7     }
   8     ~mystring() {
   9         delete[] s;
  10     }
  11 };
  12 int main() {
  13     mystring s("Hello");
  14 }

new会自动调用构造函数，而malloc不能。同样delete会自动调用析构函数，而free不能。 

   1 int main() {
   2     clock *d1 = new clock ;
   3     clock *d2 = new clock ( 10, 11, 1);
   4     clock *d3 = new clock [ 1000 ];
   5     clock *d4 = (clock *)malloc( sizeof(clock) ); // 没有初始化
   6     delete d1;
   7     delete d2;
   8     delete[] d3;
   9     free(d4);
  10 }

5. 对象的拷贝构造

对象的复制分为两种情况：赋值和拷贝构造。拷贝构造是指创建一个新对象，创建的同时让新对象的值与另一个已存在的对象一模一样。赋值是复制一个对象的值给另一个已存在的对象，使两个对象的值一样。比如 

   1 void display( clock d ) {
   2    //...
   3 } 
   4 
   5 int main() {
   6     clock now;      //默认构造函数
   7     clock d = now;  //拷贝构造
   8     clock s( now ); //拷贝构造
   9     d = s; //赋值
  10     display(s);            //拷贝构造
  11 }

拷贝构造的工作由一个特殊的构造函数拷贝构造函数完成。如果一个类中没有编写拷贝构造函数，编译器会自动生成一个拷贝构造函数，用于完成默认的拷贝构造的功能：用源对象的所有数据成员逐一拷贝构造目标对象的相应成员。我们可以自定义拷贝构造函数去改写默认的拷贝构造函数。比如： 

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s) {
   5         hour = h;
   6         minute = m;
   7         second = s;
   8     }
   9     //这个拷贝构造函数实现的功能与编译器自动声成的相同，可以省略
  10     clock(clock& c) { 
  11          hour = c.hour; 
  12          minute = c.minute;
  13          second = c.second;
  14     }
  15 };
  16 
  17 int main() {
  18     clock c;
  19     clock d(c); //拷贝构造d，其值与c一样。
  20 }

何时需要自定义拷贝构造函数、析构函数？当涉及到内存管理时，一个类中有指针成员，指向动态分配的空间，那么通常需要写一组拷贝构造函数、析构函数和赋值操作符。例如： 

   1 class mystring{
   2     char *s;
   3 public:
   4     mystring(char *str) {
   5         s = new char[strlen(str)+1];
   6         strcpy(s, str);
   7     }
   8     ~mystring() {
   9         delete[] s;
  10     }
  11     mystring(mystring &str) {
  12         s = new char[strlen(str.s)+1];
  13         strcpy(s, str.s);
  14     }
  15 };
  16 int main() {
  17     mystring s("Hello");
  18     mystring s2(s);
  19 }

再例如：写一个类array，模拟数组的功能，元素是int类型，数组的大小可以是变量，增加检查越界的功能。即可以这样使用： 

   1 int main() {
   2     array arr(10);  // 相当于int arr[10];
   3     arr.at(0) = 3;  // 相当于arr[0] = 3;
   4     arr.at(1) = 5;  // 相当于arr[1] = 5;
   5     arr.at(10) = 10; //error数组越界
   6 }


   1 class array {
   2 private:
   3     int *p;
   4     int size;
   5 public:
   6     array(int s) {
   7         size = s;
   8         p = new int [ size ];
   9     }
  10     ~array() {
  11         delete[ ] p; 
  12     }
  13     int & at( int i) {
  14         if( i < size)
  15             return p[i];
  16         else
  17             return 0; 
  18     }
  19 };

但是这个类在这样使用时存在问题： 

   1 int main() {
   2     array arr( 10 );
   3     arr.at(0) = 10;
   4     array arr2(arr); // error here
   5 }

拷贝构造的对象与原对象共享同一块空间，修改了一个对象，另一个对象也受影响。当一个对象释放时，另一个对象也不能使用了。当两个对象都被释放时，同一个空间释放了两次。解决办法是自定义拷贝构造函数： 

   1 class array {
   2 private:
   3     int *p;
   4     int size;
   5 public:
   6     array(int s) {
   7         size = s;
   8         p = new int [ size ];
   9     }
  10     ~array() {
  11         delete[ ] p;
  12     }
  13     int & at( int i) {
  14         if( i < size)
  15             return p[i];
  16         else
  17             return 0;
  18     }
  19     array( array &a) { 
  20         size = a.size;
  21         p = new int [size];
  22         for(int i = 0; i < size; i++)
  23             p[i] = a.p[i];
  24     }
  25 };

6. 类的组合

构造复杂的对象的一种方法是组合。一个类可以使用另一个类的对象作为成员，比如： 

   1 class point{
   2 private:
   3     double x, y;
   4 public:
   5     //...
   6 };
   7 
   8 class line {
   9 private:
  10     point start, end;
  11 public:
  12     //...
  13 };
  14 
  15 class circle {
  16 private:
  17     point center;
  18     double radius;
  19 public:
  20     //...
  21 };
  22 
  23 class rectangle {
  24 private:
  25     point p1, p2;
  26 public:
  27     //...
  28 };

组合对象的构造 

   1 class point{
   2     double x, y;
   3 public:
   4     point(double x0, double y0) {
   5         x = x0;
   6         y = y0;
   7     }
   8 };
   9 
  10 class line {
  11     point start, end;
  12 public:
  13     line(double x0, double y0, double x1, double y1) {
  14         start.x = x0;
  15         start.y = y0;
  16         end.x = x1;
  17         end.y = y1;
  18     }
  19 };

这个程序遇到编译错误。一是因为point类的x,y是私有的，在line类的构造函数中访问point的x,y是错误的。二是构造line中内含的两个point对象start,end需要参数，而在line的构造函数中没有给出这些参数。解决办法：使用构造函数初始化列表 

   1 class point{
   2 private:
   3     double x, y;
   4 public:
   5     point(double x0, double y0) {
   6         x = x0;
   7         y = y0;
   8         cout << "point " << x << y << "initialized!" << endl;
   9     }
  10 };
  11 
  12 class line {
  13 private:
  14     point start, end;
  15 public:
  16     line(double x0, double y0, double x1, double y1)
  17 　　　　 : start(x0, y0), end(x1, y1) {
  18         cout << "line initializing" << endl;
  19     }
  20 };
  21 int main() {
  22     line l(1,2,3,4);
  23 }

在line构造函数的初始化列表中，给start、end成员的构造函数传递参数完成它们的初始化。

如果内嵌的类有默认构造函数，则初始化列表可以省略。 

   1 class point{
   2 private:
   3     double x, y;
   4 public:
   5     point(double x0 = 0, double y0 = 0) {
   6         x = x0;
   7         y = y0;
   8         cout << "point " << x << y << "initialized!" << endl;
   9     }
  10 };
  11 
  12 class line {
  13 private:
  14     point start, end;
  15 public:
  16     line(double x0, double y0, double x1, double y1) {
  17         cout << "line initializing" << endl;
  18     }
  19 };
  20 
  21 int main() {
  22     line l(1,2,3,4);
  23 }

初始化表还能够解决其它一些类型的成员的初始化问题，比如const成员，引用成员等。比如 

   1 class C {
   2 public:
   3     C(int h, int m, int s) 
   4         : s ( 0 ), x( 0 ), time(h, m, s), t(time) 
   5     {   
   6     }
   7 private:
   8     int x;
   9     const int s;  //const data member
  10     clock time;   // no default construct
  11     clock &t;     // reference member
  12 };

构造函数和析构函数执行的顺序 

   1 class point{
   2 private:
   3     double x, y;
   4 public:
   5     point(double a, double b) :x(a), y(b) { 
   6         cout << "construct point" << endl; 
   7     }
   8     ~point() {
   9         cout << "destruct point" << endl;
  10     }
  11 };
  12 class line {
  13 private:
  14     point start, end;
  15 public:
  16     line(double x0, double y0, double x1, double y1) 
  17         : start(x0, y0) , end(x1, y1) {
  18         cout << "construct line" << endl;
  19     }
  20     ~line() {
  21         cout << "destruct line" << endl;
  22     }
  23 };

7. 静态成员

参见：C++:静态成员

8. 友元

参见：C++:友元

9. const对象

定义对象前面加const，表示对象不能改变 

   1 class clock{
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s)
   5        : hour(h), minute(m), second(s)
   6     {
   7     }
   8     void set_time(int h, int m, int s) {
   9         hour = h;
  10         minute = m;
  11         second = s;
  12     }
  13     void show_time() {
  14         cout << hour << minute << second;
  15     }
  16 };
  17 int main() {
  18     const int i = 10;
  19     cout << i*10;               // ok
  20     i++;                        // error!
  21     const clock  t(10, 30, 20);
  22     cout << t.second;           // ok
  23     t.second = 10;              // error
  24     t.set_time(10, 20, 10);      // error!
  25     t.show_time();               // error!
  26 }

const对象不能调用普通的成员函数，即使这个函数并不修改数据成员。对于不修改数据成员的成员函数，可以在声明后面加const，表示这个成员函数不修改数据成员，这样的函数可以被const对象调用。 

   1 class clock{
   2     int hour, minute, second;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s)
   5        : hour(h), minute(m), second(s)
   6     {
   7     }
   8     void set_time(int h, int m, int s) {
   9         hour = h;
  10         minute = m;
  11         second = s;
  12     }
  13     void show_time() const {
  14         cout << hour << minute << second;
  15     }
  16 };
  17 int main() {
  18     const int i = 10;
  19     cout << i*10;               // ok
  20     i++;                        // error!
  21     const clock  t(10, 30, 20);
  22     cout << t.second;           // ok
  23     t.second = 10;              // error
  24     t.set_time(10, 20, 10);      // error!
  25     t.show_time();               // ok
  26 }

const成员函数可以被const对象调用，也可以被普通对象调用。 

   1 int main() {
   2    const  clock  time(10, 20, 30);
   3    time.show_time();
   4    clock now(10, 10, 10);
   5    time.show_time();
   6 }

常成员函数与非常成员函数可以重载 

   1 class array {
   2 private:
   3     int *p, size;
   4 public:
   5     array(int s) {
   6         size = s;
   7         p = new int [ size ];
   8     }
   9     ~array() { delete[ ] p; }
  10     int & at( int i) {
  11          if( i < size) return p[i]; else throw out_of_range(); 
  12     }
  13     int at( int i) const  {
  14          if( i < size) return p[i]; else throw out_of_range(); 
  15     }
  16 };
  17 int main() {
  18     array a(10);
  19     a.at(5) = 5;
  20     const array b(5);
  21     b.at(5) = 5;      // error
  22 }

10. this指针

参见：C++:this指针

CategoryCpp

C++类与对象 (2008-05-08 15:51:53由czk编辑)

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