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于2006-06-25 21:32:43修订的的版本4
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于2006-10-11 22:48:57修订的的版本19
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行号 15: 行号 15:
void display(complex a);

int main() {
    complex x, y;
    x.real = 10.0;
    x.imag = 20.0;
    y.real = 1.0;
    y.imag = -2.0;
    complex z = add(x, y);
    display(z);
}
行号 19: 行号 30:
struct Clock { struct clock {
行号 24: 行号 35:
void SetTime( Clock *c, int h, int m, int s) { void set_time( clock *c, int h, int m, int s) {
行号 29: 行号 40:
void ShowTime( Clock *c) { void show_time(const clock *c) {
行号 32: 行号 43:

int main() {
    clock c;
    set_time(&c, 10, 10, 30);
    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;
    // initialize
    set(stud1, "110101", "Rose", FEMALE);
    set(stud2, "110102", "JACK", MALE);
    display(stud1);
    display(stud2);
}
行号 35: 行号 81:
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 {
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 39: 行号 85:
    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();
};
}}}
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 47: 行号 93:
    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 102:

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 58: 行号 114:
struct Clock { struct clock {
行号 60: 行号 116:
    void SetTime(int h, int m, int s);
    void ShowTime();
    void set_time(int h, int m, int s);
    void show_time();
行号 65: 行号 121:
void Clock::SetTime(int h, int m, int s) { void clock::set_time(int h, int m, int s) {
行号 70: 行号 126:
void Clock::ShowTime() { void clock::show_time() {
行号 73: 行号 129:
}}}
// 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 78: 行号 170:
   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.S
howTime();
   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_t
ime(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 91: 行号 184:
    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 96: 行号 192:
    delete now;
行号 102: 行号 199:
    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 107: 行号 204:
    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 116: 行号 213:
struct Clock { struct clock {
行号 118: 行号 215:
    inline void ShowTime() { //inline may be omitted     inline void show_time() { //inline may be omitted
行号 126: 行号 223:
inline void Clock::ShowTime() { struct clock {
    int second, minute, hour;
    inline void show_time();
};
inline void Clock::show_time() {
行号 133: 行号 234:
struct Clock { struct clock {
行号 135: 行号 236:
    void SetTime(int h, int m) {     void set_time(int h, int m) {
行号 140: 行号 241:
    void SetTime(int h) {     void set_time(int h) {
行号 146: 行号 247:
    Clock t;
    t.SetTime( 10, 30);
    t.SetTime( 10 );
}
}}}

成员函数也可以有缺省参数
{{{#!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 156: 行号 257:
    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 164: 行号 267:
{{{#!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 167: 行号 271:
 int hour, minute, second;     int hour, minute, second;
行号 169: 行号 273:
 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 yy, int mm, int dd);
    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 176: 行号 280:
    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, 0); // 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 189: 行号 293:
struct ClockA { struct clock_a {
行号 193: 行号 297:
class ClockB { class clock_b {
行号 198: 行号 302:
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 202: 行号 365:
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
int main() {
    
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,定义的同时并没有初始化
    time.show_time(); //错误,没有初始化
    time.set_time(2000, 5, 1); //需要调用初始化函数后
    time.show_time(); //才能够访问
}
行号 212: 行号 377:
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);
}
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(){
        hour = minute = second = 0;
    }
    void show_time() {
        cout << hour << minute << second;
    }
};
int main() {
    clock c1; // 定义对象,定义的同时并且初始化
    c1.show_time();
}
}}}
这种没有参数的构造函数称作默认构造函数(default constructor)。

如果要在定义对象的同时将对象初始化成某一个给定的值,则可以给构造函数添加参数:
{{{#!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;
    }
};

int main() {
    clock c1(10, 10, 30);
    c1.show_time();
    clock c2; //错误,缺少参数不能完成初始化
    c2.show_time();
}
}}}

构造函数也可以定义在类外:
{{{#!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 now; //错误
    clock sleep(22, 30);
    clock getup(6, 30, 30);
    clock *pC = new clock(23, 30, 25);
    clock now = clock(9, 21, 20);
}
}}}

构造函数初始化列表
{{{#!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;
    }
};
}}}

初始化列表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) {
    }
};
行号 236: 行号 469:
class Clock { class clock {
行号 239: 行号 472:
    Clock(int h, int m=0, int s=0);
    Clock(); // default constructor默认构造函数
    Clock(const char *);
    void Clock (/*...*/); // error
    clock(int h, int m=0, int s=0);
    clock(); // default constructor默认构造函数
    clock(const char *s);
    void clock (/*...*/); // error
行号 248: 行号 481:
    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 {
    clock now; //默认构造now对象call default constructor
    clock getup(6, 30, 30);
    clock early(6);
    clock *p
C = new clock("23:30:0");
    clock now = c
lock(9, 21);
}
}}}

一个类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。
{{{#!cplusplus
class clock {
行号 259: 行号 493:
public:
    Clock(int h =0, int m = 0, int s=0);
};
};

int main() {
    clock c1; //没有初始化
}
}}}
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 student {
    string name;
    string num;
    bool gender;
public:
    void display() {
        cout << name << num << gender;
    }
};

int main() {
    student stud;
    stud.display();
}
}}}

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;
}
行号 266: 行号 531:
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);
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
int main() {
    clock d1(4, 11, 1);
行号 277: 行号 544:
        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 282: 行号 549:
    Clock d4;     clock d4;
行号 286: 行号 553:
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");
}
}}}

行号 289: 行号 575:
    Clock *d1 = new Clock ;
    Clock *d2 = new Clock ( 10, 11, 1);
    Clock *d3 = new Clock [ 1000 ];
    Clock *d4 = (Clock *)malloc( sizeof(Clock) );
    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 295: 行号 581:
    delete[ ] d3;     delete[] d3;
行号 303: 行号 589:
    Clock cls[10];
    Clock *p = new Clock[10];
}
}}}
    clock cls[10];
    clock *p = new clock[10];
}
}}}
行号 311: 行号 598:
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
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
行号 324: 行号 613:
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 {
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 {
行号 329: 行号 618:
    Clock(Clock& c) {     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 331: 行号 626:
         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 346: 行号 671:
class Array { class array {
行号 351: 行号 676:
    Array(int s) {     array(int s) {
行号 355: 行号 680:
    ~Array() {     ~array() {
行号 370: 行号 695:
    Array arr( 10 );     array arr( 10 );
行号 372: 行号 697:
    Array arr2(arr); // error here     array arr2(arr); // error here
行号 378: 行号 703:
class Array { class array {
行号 383: 行号 708:
    Array(int s) {     array(int s) {
行号 387: 行号 712:
    ~Array() {     ~array() {
行号 396: 行号 721:
    Array( Array &a) {     array( array &a) {
行号 441: 行号 766:
public:
行号 443: 行号 767:
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:
行号 451: 行号 827:
public: private:
行号 453: 行号 829:
public:
行号 455: 行号 832:
        start.x = x0;
        start.y = y0;
        end.x = x1;
        end.y = y1;
    }
};
}}}
从这个程序的运行结果可以看出,在line类的构造函数执行前,start和end对象已经构造完成。point类没有默认构造函数,line不能构造。如果x、y是私有的,那么在line构造函数中不能对他们进行赋值。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;
    }
};
}}}
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。
    }
};

int main() {
    line l(1,2,3,4);
}
}}}
行号 498: 行号 852:
    Clock time; // no default construct
    Clock &t; // reference member
    clock time; // no default construct
    clock &t; // reference member
行号 530: 行号 884:
== 静态成员 ==
类的一般数据成员,每个对象都有这样一组数据成员,它们的空间是独立的。C++的类还有一种特殊的成员,它的空间是这个类的所有对象共享的,称为类静态数据成员
{{{#!cplusplus
class task {
public:
    static unsigned n; //声明静态成员n
    int m;
};
unsigned task::n; //定义静态成员n
int main() {
    task t1, t2;
    t1.n = 10;
    cout << t2.n;
}
}}}
这里n的空间在整个程序里面只有一个,t1,t2共享同一个n。

静态数据成员需要声明和定义。初始化不是在构造函数中进行,而是在定义的时候进行。访问静态数据成员可以和一般成员一样,通过对象名来访问,也可以不通过对象直接用类名来访问。
{{{#!cplusplus
class task {
public:
    task() : x(n) { n++; }
    ~task() { n--; }
    int x;
    static unsigned n;
};
unsigned task::n = 1;// 初始化

int main() {
    cout << task::n << endl;
    task s1;
    cout << s1.x << s1.n << endl;
    task s2;
    cout << s1.x << s1.n << endl;
    cout << s2.x << s2.n << endl;
    cout << task::n << endl;
}

}}}


静态成员函数:只能访问静态成员(包括静态数据成员和静态成员函数)的成员函数
{{{#!cplusplus
class task {
private:
    static unsigned n;
public:
    static unsigned get_count() {
        return n;
    }
};
unsigned task::n = 0;
int main() {
    cout << task::get_count();
    task t;
    cout << t.get_count();
}

}}}

静态成员用法举例:写一个类Singleton,这个类只能存在一个对象。
{{{#!cplusplus
class singleton{
public:
    static singleton &instance() {
        static singleton s;
        return s;
    }
private:
    singleton() { /*...*/ }
    singleton(singleton&){ /*...*/ }
};
}}}

统计所有学生的平均成绩:
{{{#!cplusplus
class student {
    string name;
    string num;
    float score;
    static float sum;
    static int count;
public:
    student(string na, string nu, float sc)
        : name(na), num(nu), score(sc) {
        count ++;
        sum += score;
    }
    static float average() {
        return sum / count;
    }
};

float student::sum = 0;
int student::count = 0;

int main() {
    cout << student::average();
    student a("Jack", "0511001", 59);
    cout << a.average() << Student::average();
    student b("Lisa", "0511002", 99);
    cout << a.average() << b.average() << Student::average();
}
}}}

== 友元 ==
友元提供了让其它函数或类直接访问私有成员的途径。友元函数是能够直接访问类的私有成员的函数。比如要写一个函数isequal比较两个点是否相同:
{{{#!cplusplus
class point {
private:
    int x, y;
public:
    friend bool isequal(point a, point b);
};
bool isequal(point a, point b) {
    return a.x == b.x && a.y == b.y;
}

int main() {
    point a, b;
    // initialize
    cout << isequal(a, b);
}
}}}
实际上不用友员也可以实现同样的功能,只要将x,y变成公有或者提供共有的函数访问他们就可以了:
{{{#!cplusplus
class point {
private:
    int x, y;
public:
    int &get_x() { return x; }
    int &get_y() { return y; }
};
bool isequal(Point a, Point b) {
    return a.get_x() == b.get_x() && a.get_y() == b.get_y();
}

int main() {
    point a, b;
    // initialize
    cout << isequal(a, b);
}
}}}


友元类:一个类是另一个类的友员,则一个类的所有成员函数都可以访问另一个类的所有私有成员
{{{#!cplusplus
class point {
    int x, y;
    friend class rectangle; // Rectangle是Point的友元类,Rectangle类的成员函数可以访问Point类的私有成员
};
class rectangle {
    point p1, p2;
public:
    void display() {
        cout << p1.x << p1.y << p2.x << p2.y;
    }
    bool in(point p) {
        return p.x >= p1.x && p.x < p2.x && p.y >= p1.y && p.y < p2.y;
    }
};

int main() {
    rectangle rect;
    // initialize
    rect.display();
}
}}}
注意:友元关系是单向的,并不可传递。

== 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 ==
{{{#!cplusplus
class clock {
    int second, minute, hour;
public:
    clock(int h, int m, int s)
       : hour(h), minute(m), second(s)
    {
    }
    void show_time() {
        cout << second << minute << hour;
        //cout << this->second << this->minute << this->hour;
    }
};
int main() {
    clock t1(10, 20, 30), t2(20, 30, 10);
    t1.show_time();
    t2.show_time();
}
}}}

{{{#!cplusplus

class clock {
public:
    clock &set_second(int n);
    clock &set_minute(int n);
    clock &set_hour(int n);
};
clock &clock::set_second(int n) {
    second = n;
    return *this;
}
int main() {
    clock time(1999, 9, 9);
    time.set_second(20);
    time.set_minute(30)
    time.set_hour(10);
    time.set_second(20).set_minute(30).set_hour(10);
}
}}}

this有两种类型:以clock类为例,clock* const和const clock* const
{{{#!cplusplus
class clock {
public:
    void show_time() const {
        cout << second << minute << hour;
        second++; //error this类型为const Date *this

        clock *p = (clock*)(this); // 或者clock *p = const_cast<clock*>(this);
        p->second++; //ok
    }
};
}}}

C++类与对象

TableOfContents

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 
  10 int main() {
  11     complex x, y;
  12     x.real = 10.0;
  13     x.imag = 20.0;
  14     y.real = 1.0;
  15     y.imag = -2.0;
  16     complex z = add(x, y);
  17     display(z);
  18 }

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 
  15 int main() {
  16     clock c;
  17     set_time(&c, 10, 10, 30);
  18     show_time(&c);
  19 }

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     // initialize
  19     set(stud1, "110101", "Rose", FEMALE);
  20     set(stud2, "110102", "JACK", MALE);
  21     display(stud1);
  22     display(stud2);
  23 }

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 };

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 };
  12 
  13 int main() {
  14     clock c1, c2;
  15     c1.set_time(10, 10, 30);
  16     c2.set_time(18, 00, 00);
  17     c1.show_time();
  18     c2.show_time();
  19 }

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 };
   7 
   8 //clock.cpp源文件:
   9 void clock::set_time(int h, int m, int s) {
  10     hour = h;
  11     minute = m;
  12     second = s;
  13 }
  14 void clock::show_time() {
  15     cout << hour << minute << second;
  16 }
  17 
  18 // main.cpp源文件
  19 int main() {
  20     clock c1, c2;
  21     c1.set_time(10, 10, 30);
  22     c2.set_time(18, 00, 00);
  23     c1.show_time();
  24     c2.show_time();
  25 }

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 yy, int mm, int dd);
   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, 0);  // 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 SetTime(int yy, int mm, int dd); // public here
   3 };
   4 
   5 class clock_b {
   6     int hour, minute, second; // private here;
   7 };

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

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。

   1 int main() {
   2     int i = 5;  // 定义普通变量,定义的同时初始化
   3     cout << i;  // 访问变量
   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(2000, 5, 1); //需要调用初始化函数后
   7     time.show_time();          //才能够访问
   8 }

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。

   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(){
   6         hour = minute = second = 0;
   7     }
   8     void show_time() {
   9         cout << hour << minute << second;
  10     }
  11 };
  12 int main() {
  13     clock c1; // 定义对象,定义的同时并且初始化
  14     c1.show_time();
  15 }

这种没有参数的构造函数称作默认构造函数(default constructor)。

如果要在定义对象的同时将对象初始化成某一个给定的值,则可以给构造函数添加参数:

   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     void show_time() {
  10         cout << hour << minute << second;
  11     }
  12 };
  13 
  14 int main() {
  15     clock c1(10, 10, 30);
  16     c1.show_time();
  17     clock c2;  //错误,缺少参数不能完成初始化
  18     c2.show_time();
  19 }

构造函数也可以定义在类外:

   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 now;  //错误
  14     clock sleep(22, 30);
  15     clock getup(6, 30, 30); 
  16     clock *pC = new clock(23, 30, 25);
  17     clock now = clock(9, 21, 20);
  18 }

构造函数初始化列表

   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 show_time() {
   9         cout << hour << minute << second;
  10     }
  11 };

初始化列表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 };

构造函数可以重载,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     void clock (/*...*/); // error
   8 };

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。

   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 *pC = new clock("23:30:0");
   6     clock now = clock(9, 21);
   7 }

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。

   1 class clock {
   2     int hour, minute, second;
   3 };
   4 
   5 int main() {
   6     clock c1; //没有初始化
   7 }

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 student {
   2     string name;
   3     string num;
   4     bool gender;
   5 public:
   6     void display() {
   7         cout << name << num << gender;
   8     }
   9 };
  10 
  11 int main() {
  12     student stud;
  13     stud.display();
  14 }

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 }

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

   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 int main() {
   2     clock d1(4, 11, 1);
   3     if( true ){
   4         clock *d2 = new clock(9, 9, 9);
   5         clock d3(8, 10,0);
   6         //…
   7     } // d3 is destructed here
   8     delete d2; // d2 is destructed here
   9     clock d4;
  10 }  // d1,d4 is destructed here
  11 

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。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 }

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 void f() {
   2     clock cls[10];
   3     clock *p = new clock[10];
   4 }

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 }

   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

类的一般数据成员,每个对象都有这样一组数据成员,它们的空间是独立的。C++的类还有一种特殊的成员,它的空间是这个类的所有对象共享的,称为类静态数据成员

   1 class task {
   2 public:
   3     static unsigned n; //声明静态成员n
   4     int m;
   5 };
   6 unsigned task::n; //定义静态成员n
   7 int main() {
   8     task  t1, t2;
   9     t1.n = 10;
  10     cout << t2.n;
  11 }

这里n的空间在整个程序里面只有一个,t1,t2共享同一个n。

静态数据成员需要声明和定义。初始化不是在构造函数中进行,而是在定义的时候进行。访问静态数据成员可以和一般成员一样,通过对象名来访问,也可以不通过对象直接用类名来访问。

   1 class task {
   2 public:
   3     task() : x(n) { n++; }
   4     ~task() { n--; }
   5     int x;
   6     static unsigned n;
   7 };
   8 unsigned task::n = 1;// 初始化
   9 
  10 int main() {
  11     cout << task::n << endl;
  12     task s1;
  13     cout << s1.x << s1.n << endl;
  14     task s2;
  15     cout << s1.x << s1.n << endl;
  16     cout << s2.x << s2.n << endl;
  17     cout << task::n << endl;
  18 }

静态成员函数:只能访问静态成员(包括静态数据成员和静态成员函数)的成员函数

   1 class task {
   2 private:
   3     static unsigned n;
   4 public:
   5     static unsigned get_count() {
   6         return n;
   7     }
   8 };
   9 unsigned task::n = 0;
  10 int main() {
  11     cout << task::get_count();
  12     task t;
  13     cout << t.get_count();
  14 }

静态成员用法举例:写一个类Singleton,这个类只能存在一个对象。

   1 class singleton{
   2 public:
   3     static  singleton &instance() {
   4         static singleton s;
   5         return s; 
   6     }
   7 private:
   8     singleton() { /*...*/ }
   9     singleton(singleton&){ /*...*/ }
  10 };

统计所有学生的平均成绩:

   1 class student {
   2     string name;
   3     string num;
   4     float score;
   5     static float sum;
   6     static int count;
   7 public:
   8     student(string na, string nu, float sc) 
   9         : name(na), num(nu), score(sc) {
  10         count ++;
  11         sum += score;
  12     }
  13     static float average() {
  14         return sum / count;
  15     }
  16 };
  17 
  18 float student::sum = 0;
  19 int student::count = 0;
  20 
  21 int main() {
  22     cout << student::average();
  23     student a("Jack", "0511001", 59);
  24     cout << a.average() << Student::average();
  25     student b("Lisa", "0511002", 99);
  26     cout << a.average() << b.average() << Student::average();
  27 }

8. 友元

友元提供了让其它函数或类直接访问私有成员的途径。友元函数是能够直接访问类的私有成员的函数。比如要写一个函数isequal比较两个点是否相同:

   1 class point {
   2 private:
   3     int x, y;
   4 public:
   5     friend bool isequal(point a, point b);
   6 };
   7 bool isequal(point a, point b) {
   8     return a.x == b.x && a.y == b.y;
   9 }
  10 
  11 int main() {
  12     point a, b;
  13     // initialize
  14     cout << isequal(a, b);
  15 }

实际上不用友员也可以实现同样的功能,只要将x,y变成公有或者提供共有的函数访问他们就可以了:

   1 class point {
   2 private:
   3     int x, y;
   4 public:
   5     int &get_x() { return x; }
   6     int &get_y() { return y; }
   7 };
   8 bool isequal(Point a, Point b) {
   9     return a.get_x() == b.get_x() && a.get_y() == b.get_y();
  10 }
  11 
  12 int main() {
  13     point a, b;
  14     // initialize
  15     cout << isequal(a, b);
  16 }

友元类:一个类是另一个类的友员,则一个类的所有成员函数都可以访问另一个类的所有私有成员

   1 class point {
   2     int x, y;
   3     friend class rectangle; // Rectangle是Point的友元类,Rectangle类的成员函数可以访问Point类的私有成员
   4 };
   5 class rectangle {
   6     point p1, p2;
   7 public: 
   8     void display() {
   9         cout << p1.x << p1.y << p2.x << p2.y;
  10     }
  11     bool in(point p) {
  12         return p.x >= p1.x && p.x < p2.x && p.y >= p1.y && p.y < p2.y;
  13     }
  14 };
  15 
  16 int main() {
  17     rectangle rect;
  18     // initialize
  19     rect.display();
  20 }

注意:友元关系是单向的,并不可传递。

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

   1 class clock {
   2     int second, minute, hour;
   3 public:
   4     clock(int h, int m, int s)
   5        : hour(h), minute(m), second(s)
   6     {
   7     }
   8     void show_time() {
   9         cout <<  second << minute << hour;
  10         //cout << this->second << this->minute << this->hour;
  11     }
  12 };
  13 int main() {
  14     clock  t1(10, 20, 30), t2(20, 30, 10);
  15     t1.show_time();
  16     t2.show_time();
  17 }

   1 class clock {
   2 public:
   3     clock &set_second(int n);
   4     clock &set_minute(int n);
   5     clock &set_hour(int n);
   6 };
   7 clock &clock::set_second(int n) {
   8     second = n;
   9     return *this;
  10 }
  11 int main() {
  12     clock time(1999, 9, 9);
  13     time.set_second(20);
  14     time.set_minute(30)
  15     time.set_hour(10);
  16     time.set_second(20).set_minute(30).set_hour(10);
  17 }

this有两种类型:以clock类为例,clock* const和const clock* const

   1 class clock {
   2 public:
   3     void show_time() const {
   4         cout <<  second << minute << hour;
   5         second++;                  //error this类型为const Date *this
   6 
   7         clock *p = (clock*)(this); // 或者clock *p = const_cast<clock*>(this);
   8         p->second++; //ok
   9     }
  10 };

The End

C++类与对象 (2008-05-08 15:51:53由czk编辑)

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