1 类
1.1 类的定义
类的作用是抽象事物(抽取事物特征)的规则。
类的外化表现是用户自定义的复合数据类型(包括成员变量、成员函数):
成员变量用于表达事物的属性,成员函数用于表达事物的行为。
类的表现力远比基本类型强大很多。
结构体(类) 和 变量(对象):
// clsbase_pre.cpp 结构体(类) 和 变量(对象)
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
// 类: 抽取事物特征的规则
struct Human {int m_age;char m_name[256];
};
int main( void ) {Human h; // 申请内存空间(对象)h.m_age = 22;strcpy( h.m_name, "张飞" );cout << "姓名: " << h.m_name << ", 年龄: " << h.m_age << endl;return 0;
}
1.2 类的一般形式:
// clsbase.cpp 结构体(类) 和 变量(对象)
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
// 类: 抽取事物特征的规则
// struct
class Human {
public:void setinfo( int age=0, const char* name="无名" ) { // 桥梁函数if( !strcmp(name, "小二") ) {cout << "你才二呢" << endl;return;}m_age = age;strcpy( m_name, name ); }void getinfo( ) {cout << "姓名:" << m_name << ", 年龄:" << m_age << endl;}
private: int m_age;char m_name[256];
};
// 以上代码模拟类的设计者(标准库的类,第三方提供的类,自己设计的类)
// ------------------------
// 以下代码模拟类的使用者
int main( void ) {Human h; // 定义h (给h分配内存空间)// 在h所占据的内存空间中 定义m_age(给m_age分配内存空间),初值随机数// 在h所占据的内存空间中 定义m_name(给m_name分配内存空间),初值随机数cout << "h的大小:" << sizeof(h) << endl; // 260h.setinfo( 22,"张飞" ); h.setinfo( 22,"小二" ); h.getinfo();
// h.m_age = 22;
// strcpy( h.m_name, "张飞" );
// strcpy( h.m_name, "小二" );
// cout << "姓名: " << h.m_name << ", 年龄: " << h.m_age << endl;return 0;
}
1.3 访问控制限定符
public: 公有成员,类自己、子类、外部可以访问--谁都可以访问。
protected: 保护成员,类自己和子类可以访问。
private: 私有成员,类自己可以访问。
在C++中,类(class)和结构(struct)已没有本质性的差别,唯一不同:
类的缺省访问控制限定为私有(private);
结构的缺省访问控制限定为共有(public)。
访问控制限定符仅作用于类,而非作用于对象。
对不同成员的访问控制限定加以区分,体现了C++作为面向对象程序设计语言的封装特性。
类是现实世界的抽象,对象是类在虚拟世界的实例。
2 对象
对象的创建过程如下图。
3 成员函数形参--this
3.1 this指针理论
同一个类的不同对象各自拥有各自独立 的 成员变量。
同一个类的不同对象彼此共享同一份 成员函数。
在成员函数内部,通过this指针,来区分所访问的成员变量隶属于哪个对象。
(除静态成员函数外)类的每个成员函数,都有一个隐藏的指针型形参,名为this
this形参指向调用该成员函数的对象,一般称为this指针。
(除静态成员函数外)在类的成员函数内部,对所有成员的访问,都是通过this指针进行的。
// this.cpp 成员函数的形参 -- this
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
// 当前程序中有两个对象(h/h2),每个对象中各有一份成员变量(m_age/m_name)共有两份成员变量,
// 成员函数只有一份
class Human {
public:void setinfo( /* Human* this */ int age=0, const char* name="无名" ) { // _ZN5Human7setinfoEiPKcthis->m_age = age;strcpy( this->m_name, name ); }void getinfo( /* Human* this */ ) { // _ZN5Human7getinfoEvcout << "姓名:" << this->m_name << ", 年龄:" << this->m_age << endl;}
private: int m_age;char m_name[256];
};
// 以上代码模拟类的设计者(标准库的类,第三方提供的类,自己设计的类)
// ------------------------
// 以下代码模拟类的使用者
int main( void ) {Human h; // 定义h (给h分配内存空间)// 在h所占据的内存空间中 定义m_age(给m_age分配内存空间),初值随机数// 在h所占据的内存空间中 定义m_name(给m_name分配内存空间),初值随机数cout << "h的大小:" << sizeof(h) << endl; // 260h.setinfo( 22,"zhangfei" ); // _ZN5Human7setinfoEiPKc( &h, 22, "zhangfei" )h.getinfo(); // _ZN5Human7getinfoEv( &h )Human h2; // 定义h2 (给h2分配内存空间)// 在h2所占据的内存空间中 定义m_age(给m_age分配内存空间),初值随机数// 在h2所占据的内存空间中 定义m_name(给m_name分配内存空间),初值随机数cout << "h2的大小:" << sizeof(h2) << endl;h2.setinfo( 20, "zhaoyun" ); // _ZN5Human7setinfoEiPKc( &h2, 20, "zhaoyun")h2.getinfo(); // _ZN5Human7getinfoEv( &h2 )return 0;
}
3.2 this指针的应用
1)有时为了方便,将类的成员变量与该类成员函数的参数取相同标识符(不好的编程习惯),这时在成员函数内部,必须用this指针将二者加以区分。
2)返回基于this指针的自引用,以支持串联调用。
多数情况下,程序员并不需要显示地使用this指针。
// hastothis.cpp 必须自己写this的情况
#include <iostream>
using namespace std;
class Integer {
public:void setinfo( /* Integer* this */ int i ) {this->i = i; // (1)必须自己写this}void getinfo( /* Integer* this */ ) {cout << /*this->*/i << endl; // 编译器补this}Integer& increment( /* Integer* this */ ) {++/*this->*/i; // 编译器补thisreturn *this; // 返回基于this指针的自引用 (2)必须自己写this}
private:int i;
};
// 以上代码模拟类的设计者(标准库的类,第三方提供的类,自己设计的类)
// ------------------------
// 以下代码模拟类的使用者
int main( void ) {Integer ix;ix.setinfo(1000);ix.getinfo();ix.increment().increment().increment(); // 串联调用ix.getinfo();return 0;
}
4 常对象和常函数
4.1 常对象
被const关键字修饰的对象、对象指针、对象引用,统称为常对象:
const User user;
const User* cptr = &user;
const User& cref = user;
(1)在定义常对象时必须初始化;
(2)常对象的成员属性不能进行更新;
(3)常对象不能调用该对象中非常成员函数【非const函数】,否则系统会报错误。
目的:
防止非const成员函数修改常对象中的成员属性的值,因为const成员函数是不
可以修改对象中成员属性的值。
(4)常对象的主要作用是【防止对常对象的成员属性的值进行修改】。
4.2 常(成员)函数
常函数 全称为 常成员函数。
普通成员函数才可能有常属性,变为常成员函数,即常函数。
在类成员函数的形参表之后,函数体之前加上const关键字,则该成员函数的this指针即具有常属性,这样的成员函数被称为常函数:
class 类名 {
返回类型 函数名 (形参表) const {
函数体;
}
};
原型相同的成员函数,常版本和非常版本构成重载
非常对象优先选择非常版本,如果没有非常版本,也能选择常版本;
常对象只能选择常版本。
在常函数内部无法修改成员变量的值,除非该成员变量被mutable关键字修饰。(编译器会做去常转换,见下列代码。)
// usethis.cpp
// 常对象(被const修饰的对象、指针、引用) 和 非常对象(没有被const修饰的对象、指针、引用)
// 常函数(编译器补的this参数有const修饰) 和 非常函数(编译器补的this参数没有const修饰)
#include <iostream>
using namespace std;
class Integer {
public:void setinfo( /* Integer* this */ int i ) { // 非常函数m_i = i; }void getinfo( /* Integer* this */ ) { // 非常函数cout << "非常函数getinfo: " << m_i << endl; }void getinfo( /* const Integer* this */ ) const { // 常函数const_cast<Integer*>(this)->m_i = 8888;cout << "常函数getinfo: " << m_i << endl;}
private:/*mutable*/ int m_i;
};
// 以上代码模拟类的设计者(标准库的类,第三方提供的类,自己设计的类)
// ------------------------
// 以下代码模拟类的使用者
int main( void ) {Integer ix; // ix是非常对象ix.setinfo(1000);ix.getinfo(); // getinfo(&ix)-->实参为Integer* 非常对象优先选择非常函数,也可选择常函数const Integer cix = ix; // cix是常对象cix.getinfo(); // getinfo(&cix)-->实参为const Integer* 常对象只能选择常函数,不能选择非常函数Integer* pix = &ix; // pix是非常对象Integer& rix = ix; // rix是非常对象pix->getinfo(); // getinfo(pix)-->实参为Integer*rix.getinfo(); // getinfo(&rix)-->实参为Integer*const Integer* pcix = &cix; // pcix是常对象const Integer& rcix = cix; // rcix是对象pcix->getinfo(); // getinfo(pcix)-->实参为const Integer*rcix.getinfo(); // getinfo(&rcix)-->实参为const Integer*return 0;
}
注意:
1)普通成员函数才有常函数。C++中构造函数,静态成员函数,析构函数,全局成员函数都不能是常成员函数。
>构造成员函数的用途是对对象初始化,成员函数主要是用来被对象调用的,如果构造
函数被设置成const,就不能更改成员变量,失去了其作为构造函数的意义。
>同理析构函数要释放成员所以也不能声明常函数。
>全局成员函数和静态成员函数static其函数体内部没有this指针,所以也不能是常成员
函数。
2)常函数中的this指针是常指针,不能在常成员函数中通过this指针修改成员变量的值。
3)非const对象可以调用常函数,也能调用非常函数。但是常对象只能调用常函数,不能调用非常函数(常对象也包括常指针和常引用)。
4)函数名和形参表相同的常函数和非常函数构成重载关系,此时,常对象调用常函数,非常对象调用非常函数。
练习题答案:
// TwoDimensional.cpp 设计一个二维坐标系的 类
#include <iostream>
using namespace std;class TwoDimensional {
public:void setinfo( int x, int y ) {m_x = x;m_y = y;}void getinfo( /* TwoDimensional* this */ ) { // 非常函数cout << "横坐标: " << m_x << ", 纵坐标: " << m_y << endl;}void getinfo( /* const TwoDimensional* this */ ) const { // 常函数cout << "横坐标: " << m_x << ", 纵坐标: " << m_y << endl;}
private:int m_x; // 横坐标int m_y; // 纵坐标
};int main( void ) {TwoDimensional a; // 非常对象a.setinfo( 100, 300 );a.getinfo( );const TwoDimensional ca = a; // ca是常对象ca.getinfo( );return 0;
}