复习10：类

10.1 引言

 

10.2 类

10.2.1 成员函数

10.2.2 访问控制

10.2.3 构造函数

        构造函数可以有多种重载形式，如：class Date{int d,m,y;public://..Date(int,int ,int);Date(int,int);Date(int);Date();Date(const char*);};Date today = Date(23,6,1983);Date xmas(23,6,1983); //简写形式Date d1 = Date();Date d2; //简写形式。

10.2.4 静态成员

         静态成员--包括函数和数据成员--都必须在类外定义，如class D{public:static int i;static void show();};int D::i = 3;void D::show(){cout << D::i << endl;} 注：在vs的编译器上静态函数成员可以在类内定义，但为了程序的可移植性不建议这样做。

10.2.5 类对象的复制

      按照默认的方式，类对象的复制就是其中各个成员的复制。如果对于类X这种方式不恰当，就需要定义一个复制构造函数（也成拷贝构造函数）X::X(const X&).

      类似的，类成员也可以通过赋值运算符进行按默认方式的复制。

10.2.6 常量成员函数

     常量成员函数表明它不会修改对象的状态。一切对象都可以嗲用cosnt成员函数，而const对象缺不能调用非const函数（这个很自然）。

10.2.7 自引用

      每一个非静态的函数都知道它在哪个对象里调用，因此可以显式地返回该对象。如Date& Date::add_year(int n){y += n;return * this;} 表达式*this引用的就是这个函数这次调用所在的对象。

在一个非静态的成员函数里，关键字this是一个指针，指向该函数所在的对象。在类X的非const成员函数里，this的类型是X*，在const成员函数里，this的类型是cosnt X*，防止修改该对象。在静态的成员函数里使用this是没有意义的，c++在静态成员函数里不设置这个关键字，即无法使用this。this并不是一个常规的变量，更不是一个左值变量，不能取得他的地址或给他赋值。

10.2.7.1 物理和逻辑的常量性

      偶然有这种情况，一个成员函数在逻辑上是const，但它却仍然要改变某个成员的值。对于延迟求值技术，这个问题更常见。比如成员函数要返回对象的某个性质，逻辑上它应是const函数，但是这个性质可能已经过期需要重新计算，这是该函数就需要先做修改后再返回新的值。我们可以通过const_cast把this的const属性去掉，这种不优美的方式存在着潜在的风险，如：class Date{bool cache_valid; //cache是否有效string cache; //保存日期的字符串形式void compute_cache_value(); //重新计算cache//..public://..string string_rep()const; //返回日期的字符串形式};string Date::string_rep()const{if(!cache_valid){Date *th= const_cast<Date*>(this);th->compute_cache_value();th->cache_valid = true;}return cache;}Date d1;const Date d2;string s1 = d1.string_rep(); //ok,可以工作。string s2 = d2.string_rep(); //无定义行为。虽然改变了this的属性，但对象的cache成员为const的，接下来如何变化，c++没有定义。 

10.2.7.2 可变的--mutable

      为了避免无定义的行为，只有将数据声明为mutable。存储描述符mutable特别说明这个成员需要以可以更新的方式存储--即使他是某个const对象的成员。这使得const集合中出现一些特例。class Date{mutable bool cache_valid; //cache是否有效mutable string cache; //保存日期的字符串形式void compute_cache_value(); //重新计算cache//..public://..string string_rep()const; //返回日期的字符串形式};string Date::string_rep()const{if(!cache_valid){compute_cache_value();cache_valid = true;}return cache;} 

      如果这些特例不是太多，使用mutable是最合适的。但是在一个对象在逻辑上保持为cosnt的同时，其中大部分都要修改，那么最好将这些需要修改的数据放入里外一个独立的对象里，并间接地访问它。

struct cache{bool valid;string rep;};class Date{cache* c;void compute_cache_value()const; //他修改了c->rep的值，但未修改c的值，所以也是const的public:string string_rep()const;};string Date::string_rep()const { //同compute_cache_value()一样if(!c->valid){compute_cache_value();c->valid = true;}return c->rep;} 

10.2.8 结构和类

      一个struct也就是一个类，但其默认成员是公用的。下面两个声明完全等价。

class Date1{int d,m,y;public:Date1(int,int,int);void add_year(int);};struct Date2{Date2(int,int,int);void add_year(int);private:int d,m,y;}; 10.2.9 在类内部的函数定义

      如果一个函数是在类定义的内部定义的，他就是一个在线成员函数。也就是说，在内部定义的成员函数应该是小的，频繁使用的函数。也可以在类外显式的声明一个成员函数是在线的。

 

10.3 高效的用户定义类型

        这里给出一段代码，我想讨论下其他方面的细节class Date{public:enum Month {jan = 1, feb, mar, apr, may, jun, jul, aug, sep, oct, nov, dec};class Bad_date{};Date (int dd = 0, Month mm = Month(0), int yy = 0);int day()const; //能使用const的地方都是用上。使得在程序范围和整体逻辑上const成为区分改变与否的标志Month month() const;int year() const;string string_rep() const;static void set_default(int, Month, int);Date& add_year(int); // 返回改变变量的引用是个好做法，这样我们可以使用date1.add_year(1).add_month(2).add_day(3);Date& add_month(int);//上例中请注意：表达式的求职顺序是未定义的Date& add_day(int);private:int d, m, y;static Date default_date; //这里看似存在递归定义的问题，下面给出自己的理解。};Date Date::default_date;inline Date::Date(int dd, Month mm, int yy){d = dd, m = mm, y = yy;}       这些细节的描述相当混乱，在此记下这些疑惑后来能有个清晰的解答。

      首先看下static变量。这里只讨论非局部的static变量（局部的static用法很简单，略去）。static变量存放在静态数据区，寿命为程序的整个运行过程，并收相关作用域的约束。使用sizeof求得的大小并不包括占用静态数据区的大小（这跟sizeof有关系，应该给深入的认识sizeof）。普通的递归定义是不允许的，因为编译器要知道每个类型的大小，以便在栈上给它分配空间，编译器无法计算递归定义类型的大小，所以这就被c++禁止了。但是对于static就不同了，static变量不在栈上分配，因此允许static形式的递归定义（在静态数据区上怎么分配呢？关于程序的内存布局还是很模糊，希望做个专题解决它）。

       现在说说对enum的看法，enum就是一个static const的变量，关于占用空间的大小和有效性已在前面讨论过了。类中enum成员属于类类型的一部分，不单属于某个对象。

10.3.1 成员函数

10.3.2 协助函数

      协助函数并非是类的成员函数，而是处理类常用的函数，如计算两个两个日期之间的天数，求一周后的日期等等。也可以将他们做为类的成员函数，但这样会使得类的界面复杂，可以考虑将这些协助函数和类放在同一个名字空间里。用户包含了该名字空间后就可以方便的使用他们了。

10.3.3 重载的运算符

10.3.4 具体类型的意义

      我们把像Date这样简单用户定义类型称作具体类型，是为了区别抽象类型和类层次结构，也是为了强调它们与int和char等内部类型的相似性。如果有一个非常好的编译器，像Date这样的具体类型将不会带来隐形的时间或者空间上的额外开销。具体类型的大小在编译的时候已知晓，可以在运行栈上分配存储。

 

10.4 对象

10.4.1析构函数

      一个类只能有一个析构函数，且析构函数是一个无参函数。当一个自动变量离开作用域时，当一个位于自由存储被删除时，还有在其他类似的情况中，析构函数将被隐式的调用。只有在非常特殊的情况下，用户才需要显式地调用析构函数。程序退出后它占用的所有资源（不含共享的资源）会被OS回收，包括自由存储区。

10.4.2 默认构造函数

      默认构造函数就是不需要提供参数的构造函数，包括无参的和带默认值参数的构造函数。一个类只有一个默认构造函数。如果用户声明了默认构造函数，那么就会去使用它；否则，如果有必要，而且用户没有声明任何构造函数，编译器就会设法生成一个。所以声明非默认构造函数时最好也声明默认构造函数，不然在默认构造函数被调用的时候就会产生错误。编译器生成的默认构造函数将隐式地为类类型(class type)成员和它的基类调用有关的默认构造函数，其他的似乎声明都不做。class Name{const char* s;};class Table{Name* p;size_t sz;public:Table(size_t s = 15){p = new Name[sz = s];}~Table(){delete[] p;}Name* lookup(const char*);bool insert(Name*);};struct Tables{int i;int vi[10];Table t1;Table vt[10];};Tables tt; 这里将使用有编译器生成的默认构造函数生成tt，该构造函数为tt.t1以及tt.vt的每个成员调用Table(15)。另一方面，它不会去初始化tt.i和tt.vi，因为他们不是类类型的对象。这是为了与C的兼容和运行时的额外开销。

      由于cosnt和引用必须进行初始化，包含const或引用的类就不能进行默认构造，除非程序员显式地提供默认构造函数。内部类型的默认构造函数，参加6.2.8.

10.4.3 构造和析构

      一个对象可以通过以下方式建立和销毁：

10.4.4 一个命名的自动对象，程序执行时遇到它的声明时建立，离开它所在的块时销毁。即它生存在它的可见域中。

10.4.5 一个自由存储对象，通过new建立，通过delete销毁。

10.4.6 一个非静态成员对象，作为另一个类对象的成员，它随所属对象一起建立或销毁。

10.4.7 一个数组元素，随着所属数组一起建立或销毁。

10.4.8 一个静态局部变量，在程序执行第一次遇见他的声明时建立一次，在程序终止时销毁一次。

10.4.9 一个全局变量，名字空间的对象，类的静态对象，它们在main开始前建立一次，在程序终止时销毁一次。

10.4.10 一个临时变量，作为表达式求值的一部分被建立，在所属表达式结束时销毁。

10.4.11 一个在分配操作中所提供的参数控制，在分配函数获得的存储区里放置的对象。--稍后讨论

10.4.12 一个union成员，他不能有构造和析构函数。

下面将他们分到各个小节中具体讨论。