第9章 類的更多功能

第9章

類的更多功能

上一章介紹了一些C++提供自定義數(shù)據(jù)類型，其中重點(diǎn)介紹了類和對象。本章將繼續(xù)討論類和對象。使用對象，創(chuàng)建對象數(shù)組通過指針和引用操作對象this指針的使用類的靜態(tài)成員復(fù)制構(gòu)造函數(shù)類的友元重載運(yùn)算符類模板在C++/CLI中重載運(yùn)算符

9.1對象數(shù)組

與普通數(shù)組一樣，可以通過一個對象數(shù)組保存將一組對象。對象數(shù)組的聲明方式與普通數(shù)組完全相同，例如下面聲明了一個Cube類對象的對象數(shù)組：CubeobjArray[5];該語句聲明了一個可以包含5個Cube對象的數(shù)組，在對象數(shù)組中的每個元素都會調(diào)用類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象。

9.2對象的指針與引用

在面向?qū)ο缶幊讨?，類的對象與引用非常重要。因?yàn)轭悓ο笸ǔ１容^大，如果按值傳遞對象將非常耗時，這需要復(fù)制一個對象。傳遞對象的地址和引用則可以有效地避免這種情況。

9.2.1對象的指針

可以像聲明其他指針變量一樣，聲明指向類對象的指針變量。例如，下面的這條語句聲明了一個指向Cube類對象的指針變量：Cube*pCube=0;聲明指向Cube類對象的指針變量后，就可以向Cube對象的地址保存到該指針變量：CubebigCube(4.6,4.2,6.2);pCube=&bigCube;通過對象指針訪問對象的成員時，需要使用一個新的運(yùn)算符——間接成員訪問運(yùn)算符“->”。

9.2.2對象的引用

在實(shí)際中，使用對象引用作函數(shù)參數(shù)要比使用對象指針作更普遍，這是因?yàn)槭褂脤ο笠米骱瘮?shù)形參時，不僅具有用對象指針作函數(shù)參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而還可以避免復(fù)雜指針運(yùn)算，從而更簡單、更直接。

9.3this指針

任何成員函數(shù)在執(zhí)行時都有一個隱含的this指針，它指向調(diào)用該函數(shù)的對象。如果需要，也可以在成員函數(shù)中顯式地使用this指針。

9.4類的靜態(tài)成員

類的數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員可以被聲明為靜態(tài)static。類的靜態(tài)成員也稱為類成員，因?yàn)樗鼈儾恍枰獎?chuàng)建類的對象就可以訪問。

9.4.1靜態(tài)數(shù)據(jù)成員

將類的某個數(shù)據(jù)成員聲明為static后，該數(shù)據(jù)成員就變?yōu)轭惖撵o態(tài)數(shù)據(jù)成員。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員它屬于整個類，而不像普通數(shù)據(jù)成員一樣屬于某個對象。也就是說，類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員不依賴于類創(chuàng)建的對象，通過類就可以訪問。

9.4.2靜態(tài)成員函數(shù)除靜態(tài)數(shù)據(jù)成員外，C++也允許定義static成員函數(shù)。靜態(tài)的數(shù)據(jù)成員被所有的對象共享，也就是說，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員不屬于對象，而是屬于類的。與靜態(tài)數(shù)據(jù)成員類似，靜態(tài)成員函數(shù)也是屬于類的。靜態(tài)成員函數(shù)僅能訪問靜態(tài)的數(shù)據(jù)成員，不能訪問非靜態(tài)的數(shù)據(jù)成員，也不能訪問非靜態(tài)的成員函數(shù)，因?yàn)殪o態(tài)成員可以不創(chuàng)建對象直接通過類本身訪問，這時并沒有創(chuàng)建非靜態(tài)的成員,因此無法訪問。

9.5復(fù)制構(gòu)造函數(shù)

復(fù)制構(gòu)造函數(shù)的作用就是通過同類的現(xiàn)有對象，創(chuàng)建另一個對象。默認(rèn)的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)是通過一個成員一個成員地復(fù)制現(xiàn)有對象，來創(chuàng)建新對象。

9.6類的友元

在正常情況下，類的數(shù)據(jù)成員被聲明為私有成員，以隱藏它們。有時還可以把某此特定的函數(shù)看作類的“榮譽(yù)成員”，允許它們訪問類對象中非公有的成員，這種函數(shù)就稱為類的友元。友元可以訪問類對象的任意成員，無論這些成員的訪問控制特性是什么。類的友元可以分為兩種：友元函數(shù)和友元類。友元類的所有成員函數(shù)與原類的一般成員具有相同的訪問權(quán)限。

9.6.1類的友元函數(shù)

如果某個函數(shù)不是類的一個成員，但可以訪問類的所有成員，這個函數(shù)就稱為該類的友元函數(shù)。在聲明友元函數(shù)時，必須在類定義中用關(guān)鍵字friend標(biāo)識?？梢栽陬惗x中添加友元函數(shù)的原型，也可以類定義內(nèi)部添加整個友元函數(shù)。雖然友元函數(shù)在類內(nèi)部聲明，但它不是類的成員，因此訪問控制特性不適用它們。

9.6.2友元類

除了將某個函數(shù)聲明為類的友元外，還可以將整個類聲明為另一個類的友元類。友元類的所有成員函數(shù)都可以不受限地訪問原類的成員。友元關(guān)系不是雙向的。類之間的友元關(guān)系也是不可傳遞的，即類A是類B的友元類，類B又是類C的友元，但類A不是類C的友元。

9.7重載運(yùn)算符重載

重載運(yùn)算符是C++的一個重要特性。在C++中，用戶定義的數(shù)據(jù)類型與基本數(shù)據(jù)類型int等一樣，基本數(shù)據(jù)類型可以使用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算符（如+、–、*、/）進(jìn)行運(yùn)算，那么如何使用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)自定義數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算呢？這就需要重載運(yùn)算符。

9.7.1重載運(yùn)算符的概述

實(shí)際上任何用重載運(yùn)算符完成的工作都可以使用成員函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。重載的運(yùn)算符可以和原來的運(yùn)算符含義不同。例如，重載“+”運(yùn)算符，使它可以不做加法運(yùn)算，而是把字符串連接起來。當(dāng)然，也可以用“+”運(yùn)算符來做減法運(yùn)算，但是通造成理解上的混亂。幾乎所有的運(yùn)算符都可以重載。具體包括：(1)算術(shù)運(yùn)算符+、-、*、/、%、++、--。(2)位操作運(yùn)算符&、|、~、^、<<、>>。(3)邏輯運(yùn)算符!、&&、||。(4)比較運(yùn)算符

＜、＞、＞=、＜=、==、!=。(5)賦值運(yùn)算符=、+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、^=、<<=、>>=。(6)其他運(yùn)算符[]、()、->、,(逗號運(yùn)算符)、new、delete。除此之外，C++也規(guī)定了一些運(yùn)算符不能夠重載，例如：成員訪問運(yùn)算符“.”，作用域運(yùn)算符“::”指針間接運(yùn)算符“.*”，間接成員訪問運(yùn)算符“->”，條件運(yùn)算符“?:”。

9.7.2重載雙目運(yùn)算符

為了使用運(yùn)算符對某個自定義類對象進(jìn)行處理，就需要為該類添加一個特殊的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符的重載。假設(shè)為Cube類重載大于“>”運(yùn)算符，從而可以使用大于“>”運(yùn)算符比較兩個Cube類對象的體積： booloperator>(constCube&aCube)const { returnthis->Volume()>aCube.Volume(); }在這里的關(guān)鍵字operator表示重載運(yùn)算符，operator與后面的運(yùn)算符組合表示重載的運(yùn)算符，這里重載了大于“>”運(yùn)算符。實(shí)際上，operator>就構(gòu)成一個特殊的函數(shù)名。在operator>運(yùn)算符函數(shù)中，運(yùn)算符右邊接作數(shù)由函數(shù)定義的形式參數(shù)確定，左邊操作數(shù)則由this指針隱式確定。

9.7.3重載增量運(yùn)算符

自增1和自減1運(yùn)算符是單目運(yùn)算符，它們又有前綴和后綴運(yùn)算兩種形式，并且結(jié)果取決于是前綴還是后綴。為了區(qū)分這兩種運(yùn)算，可以將后綴運(yùn)算視為雙目運(yùn)算符。則表達(dá)式：obj++或obj--可以被看為obj=obj+1或obj=obj-1這樣，重載的后綴形式運(yùn)算符就需要一個int類型的形參，前綴形式?jīng)]有形參。后綴運(yùn)算符的形參只是為了將其同前綴形式區(qū)別開來，除此之外它在函數(shù)實(shí)現(xiàn)中沒有任何意義。

9.8類模板

類模板與前面介紹過的函數(shù)模板類似。類模板本身不是類，而只是編譯器用來生成類代碼的一種“配方”。與函數(shù)模板一樣，類模板也是通過指定尖括號內(nèi)的形參類型來確定創(chuàng)建的類，如右圖所示。

9.8.1定義類模板

類模板有許多應(yīng)用，最常見的應(yīng)用是定義容器類。容器類是包含以特定方式組織起來的給定類型的對象集合。例如，對象數(shù)組，對象鏈表。當(dāng)類模板的成員函數(shù)在外部定義時，必須指定成員函數(shù)的類模板類型，并且指定與類模板具有相同類型參數(shù)的函數(shù)模板。

9.9C++/CLI的應(yīng)用

C++/CLI支持運(yùn)算符的重載，但有一些區(qū)別。首先不能在數(shù)值類中重載賦值運(yùn)算符，因?yàn)閷?shù)值類對象賦值給另一個同為對象的過程序已經(jīng)定義為逐成員進(jìn)