【C++】14.类与面向对象编程[深蓝学院C++第12章]

前言

 

一.结构体与对象聚合

1.1 结构体

对基本数据结构进行扩展，可以将多个数据放在一起形成一个整体

定义特性：

（1）结构体的声明与定义，注意定义后面要跟分号；

（2）仅有声明的结构体是不完全类型；

（3）结构体（以及类）的一处定义原则：翻译单元级别

1.2 数据成员的声明与初始化

数据域：声明数据成员的区域

声明：

（1）数据成员可以使用decltype来声明其类型，但不能使用auto

（2）数据成员声明时可以引入const、引用来限定

（3）数据成员会在构造对象时定义

初始化：

（1）类内成员初始化

（2）聚合初始化，从初始化列表到指派初始化器,Str str{.x=3,.y=4};

mutable限定符：已经被声明了const的结构体对象，标识了mutable的成员还是可以被改变

静态数据成员：

（1）多个对象之间共享的数据成员；

（2）定义方式存在一定的演化，包括类外定义、const静态成员的类内初始化、内联静态成员的初始化

（3）可以使用auto推导类型

静态数据成员的访问：

（1）“.”和“->”操作符

（2）“::”操作符

 

二.成员函数（方法）

可以在结构体中定义函数，作为其成员的一部分，对内操作数据成员、对外提供调用接口

类：在结构体中将数据与相关的成员函数组合在一起，是C++在C基础上引入的概念

关键字class

类可视为一种抽象数据类型，通过相应的接口进行交互

类本身形成域，称为类域

2.1 成员函数的声明与定义

类内定义（隐式内联），类内声明的函数会自动内联防止重复定义

类内声明+类外定义，在同一个文件中时注意使用inline，在不同文件时注意指定域

类与编译器的两遍处理，先扫一遍成员第二遍再处理逻辑，以便使数据成员和函数的灵活的先后顺序

成员函数与尾随返回类型，trail returning type

2.2 成员函数与this指针

this指针引用当前对象,this是const的不可编辑

编译器在调用成员函数时会隐含地传入一个this参数

基于const的成员函数重载，对外提供的接口不希望修改类内数据成员，void fun() const

2.3 成员函数的名称查找与隐藏关系

函数内部（包括形参名称）隐藏函数外部的符号

类内部名称隐藏类外部的符号

使用this或域操作符引入域外的名称查找 

2.4 静态成员函数

不会传入隐含的this

不能在静态成员函数中使用对象的非静态成员，因为没有this

在静态成员函数中可以返回静态数据成员

三.访问限定符与友元

3.1 关键字与访问限定

关键字：public、private、protected

访问限定的作用：

（1）访问权限的引入使得可以对抽象数据类型进行封装

（2）类与结构体缺省访问权限的区别，结构体缺省为public，类缺省为private

3.2 友元

关键字friend打破访问权限限制

特性：

（1）声明某个类或某个函数是当前类的友元；（慎用，因为封装本来是一种正向设计）

（2）可以在类内首次声明友元类或友元函数，不必再单独声明该类或友元，

（3）友元函数的类外定义与类内定义，虽然在类内定义，但实际上属于类外；

（4）隐藏友元：实参名称查找，提高编译器效率，应用场景见下章的运算符重载之对称运算符部分的讲解

 

四.构造、析构与复制成员函数

4.1 构造函数

构造对象时调用的函数

构造函数特性：

（1）名称与类名相同，无返回值，可以包含多个版本（重载）

（2）C++11起，代理构造函数，默认构造调用自定义的构造，代理构造会先执行，默认构造后执行

初始化列表：区分数据成员的初始化与赋值，初始化需要开辟内存，赋值不需要

xxx(inputVal):member1(inputVal),member2(defaultVal)

初始化列表特性：

（1）通常情况下可以提升系统性能；

（2）一些情况下必须使用初始化列表，如类中包含引用成员，必须在构造时就初始化；

（3）注意元素的初始化顺序与其声明顺序相关，与初始化列表中的顺序无关；手写时尽量将初始化列表与声明顺序一致

（4）使用初始化列表覆盖类内成员初始化的行为；

4.2 缺省构造函数

不需要提供实际参数就可以调用的构造函数

特性：

（1）如果类中没有提供任何构造函数，那么在条件允许的情况下，编译器会合成一个缺省构造函数

（2）合成的缺省构造函数会使用缺省初始化来初始化其数据成员

（3）调用缺省构造函数时避免 most vexing parse，Str m()会被理解为函数声明

（4）使用 default 关键字定义缺省构造函数，C++11后引入的，Str()=default;

4.3 单一参数构造函数

可以视为一种类型转换函数，Str m = 3;

可以使用explicit关键字避免求值过程中的隐式转换，explicit——显式的

4.4 拷贝构造函数

Str(const Str& x)

接收一个当前类对象的构造函数

特性：

（1）会在涉及到拷贝初始化的场景被调用，如参数传递。因此要注意拷贝构造函数的形参类型，使用引用类型避免递归

（2）如果未显式提供，那么编译器会自动合成一个，合成的版本会依次对每个数据成员调用拷贝构造

4.5移动构造函数

Str(Str&& x)

从C++11起，Str m2=std::move(m1);

接收一个当前类右值引用对象的构造函数

特性：

（1）可以从输入对象中 “ 偷窃 ” 资源，只要确保传入对象处于合法状态即可

（2）当某些特殊成员函数（如拷贝构造）未定义时，编译器可以合成一个

（3）通常声明为不可抛出异常的函数

（4）注意右值引用对象用做表达式时是左值！

4.6拷贝赋值与移动赋值函数

拷贝赋值运算符：Str& operator= (const Str& x){return *this;}

特性：

（1）注意赋值函数不能使用初始化列表

（2）通常来说返回当前类型的引用

（3）注意处理自身赋值的情况

（4）在一些情况下编译器会自动合成

移动赋值运算符：Str& operator=(Str&& x){val = std::move(x.val); return *this;}

4.7析构函数

特性：

（1）函数名：“~”加当前类型，无参数，无返回值

（2）用于释放资源

（3）注意内存回收是在调用完析构函数时才进行

（4）除非显式声明，否则编译器会自动合成一个，其内部逻辑为平凡的也就是啥也没干

（5）析构函数通常不能抛出异常

通常来说：（以含指针的类为例）

（1）如果需要定义析构函数，那么也需要定义拷贝构造与拷贝赋值函数，因为需要涉及到资源的拷贝

（2）如果需要定义拷贝构造函数，那么也需要定义拷贝赋值函数

（3）如果需要定义拷贝构造与赋值函数，那么也要考虑定义移动构造/赋值函数

default关键字：略

delete关键字：略

 

 

五.字面值类、成员指针与bind交互

5.1 字面值类

略

可以构造编译器常量的类型

特性：

（1）其数据成员需要时字面值类，如int可以，string不可以

（2）提供constexpr、consteval构造函数

（3）平凡的析构函数

（4）提供constexpr、consteval成员函数

5.2 成员指针

数据成员指针：int Str::*，该指针可以指向Str域中的一个数据成员

成员函数指针：int (Str::*)(double)，该指针可以指向Str域中的一个输入double返回int的成员函数

成员指针对象赋值：auto ptr = &A::x;//A::x外面不能加小括号