《C++ Primer Plus》 第十五章

第十五章：友元、异常和其他

 

15.1 友元

类并非只能拥有友元， 也可以将类作为友元。

友元类的所有方法都可以访问原始类的私有成员和保护成员。

也可以更严格的限制， 只将特定的成员函数作为另一个类的友元。

那些函数、成员函数或类为友元是由类定义的， 而不能从外部强加友情。

 

友元类

例：遥控器（Remote）和电视机（TV）

应将Remote类作为TV类的一个友元

friend class Remote; // 在TV中的任意部分无关紧要

这样Remote类就可以访问TV类的私有成员了

 

友元成员函数

在Tv中声明：

friend void Remote::set_chan(Tv & t, int c); // 由Tv类决定谁是它的友元

提前声明Remote类：

class Remote;
class Tv;

当Tv类中存在Remote友元函数时， 应当看见Remote类声明和友元函数的类声明。

解决方法：类声明中只放方法声明， 具体定义放在后面。

 

内联函数使用inline关键字：

内联函数的链接是内部的， 这意味着函数定义必须在使用函数的文件中

如果放在实现文件中， 不应当使用inline关键字， 这样函数的链接是外部的。

friend class Remote已经指出Remote是一个类， 无需向前声明。

 

 

其他友元关系

相互之间的友元

 

共同的友元

当函数需要访问两个类的私有数据时， 它可以是一个类的友元， 同时是另一个类的友元。有时同时将函数看作两个类的友元更合理。

例：Probe类和Analyzer类

 

15.2 嵌套类

在C++中， 可以将类声明放在另一个类中， 在另一个类中声明的类被称为嵌套类， 它通过提供新的类型类作用域来避免名称混乱。

包含类的成员函数可以创建和使用被嵌套类的对象。

仅当声明位于公有部分， 才能在包含类的外面使用嵌套类， 而且必须使用作用域解析符。

嵌套和包含并不相同。 包含意味着类对象作为另一个类的成员， 而嵌套不创建类成员， 只是定义了一种类型， 该类型仅在包含嵌套类声明的类中才有效。

 

结构是一种其成员在默认情况下公有的类。

C++11 可以使用nullptr表示NULL

 

如果想在方法文件中使用嵌套了， 应使用两次作用域解析符：

Queue::Node::Node(const item & i) : item(i), next(0);

 

嵌套类和访问权限

1.嵌套类的声明决定了嵌套类的作用域， 即决定了程序的哪些部分可以创建这种类的对象。

2.和其他类一样， 嵌套类的公有、保护、私有部分控制了对类成员的访问。

 

作用域

如果嵌套类是在另一个类中的私有部分声明的， 则之有后者知道它。对于程序的其他部分，嵌套类都是不可见的（包括派生类）。

如果嵌套类是在另一个类中的保护部分声明的， 则他对于后者来说是可见的， 但是对于外部世界是不可见的， 但是对于派生类是可见的。

如果嵌套类是在另一个类中的公有部分声明的， 则所有部分都可以使用它。 外部程序使用时必须包含类限定符。

 

嵌套结构和枚举的作用域与此相同。

第十七章将更全面地介绍公有枚举。（提供可供客户程序员使用的类常数）

 

 

 

 

访问控制

对嵌套类访问权的控制规则与常规类相同。

公有、保护、私有、友元

 

模板中的嵌套

定义类模板时， 不会因为包含嵌套出现问题。

举例：Queue

 

 

15.3 异常

调用abort()

返回错误码

异常机制

try {}
catch (异常类型) {}
throw 异常类型的变量/对象;

捕获所有异常：

catch (...) {}

 

 

将对象作为异常类型

异常规范和C++11

栈解退

try块中的函数调用了引发异常的函数， 程序将从引发异常的函数跳转的try块和处理程序的函数， 涉及到栈解退。

栈解退将会释放throw到达try块前栈中所有的函数和对象（调用析构函数）。

其他异常特性

throw 引发的异常是临时拷贝。

捕获父类的引用， 可以将子类的也一起捕获， 所以父类应该放在最后。

exception类

异常、类和继承

异常何时会迷失方向

未捕获异常：

terminate()-->abort()

set_terminate()修改terminate调用的函数

意外异常：

unexpected()-->terminated()-->abort()

set_unexpected()修改unexpected()调用的函数

意外异常较为复杂。。如果unexpected()调用的函数引发了一个新的异常... ... P640

 

有关异常的注意事项

缺点：

使用异常增加程序代码， 降低程序运行速度， 异常规范不适用于模板， 异常和动态内存分配并不总能协同工作。

 

动态内存分配和异常：

栈解退时， 栈中的自动变量会被释放， 但是动态分配的内存将不会被释放。--内存泄漏。

可以在引发异常的函数中捕获该异常， 然后再catch块中包含一些清理代码， 然后重新引发该异常：

 

double *ar = new double[n];
try
{
if (oh_no)
throw exception();
}
catch (exception &ex)
{
delete [] arr;
throw;
}

 

但是， 这件共增加疏忽和产生其他错误的机会。另一种解决办法：第十六章将讨论智能指针模板。

 

15.4 RTTI

RTTI是运行阶段类型识别（Runtime Type Identification）的简称。

这是新添加到C++中的特性之一， 很多老实现先不支持。

RTTI旨在为程序再运行阶段确定对象的类型提供一种标准的方式。

创建一种RTTI语言标准将使得未来的各种厂商的库可以彼此兼容。

 

RTTI用途

C++有三个支持RTTI的元素。

1.dynamic_cast运算符将使用一个指向基类的指针来生成一个指向派生类的指针；否则， 该运算符返回0——空指针。

2.typeid运算符返回一个指出对象类型的值。

3.type_info结构储存了有关特定类型的信息。

 

只能将RTTI用于包含虚函数的类层次结构， 原因在于只有对于这种类层次结构， 才应该将派生类对象的地址赋给基类指针。

 

dynamic_cast运算符

它不能回答指针指向的是那类对象， 但能回答是否可以安全地将对象的地址赋给特定类型的指针。

 

语法：

dynamic_cast<Type *>(pt);

 

Superb * pm = dynamic_cast<Superb *>(pg);

 

P646-注意：即使编译器支持RTTI， 在默认情况下， 他也可能关闭该特性。如果该特性被关闭， 程序可能仍通过编译， 但将出现运行阶段错误。 在这种情况下， 您应查看文档或菜单选项。

应尽可能使用虚函数， 而只在必要时使用RTTI。

 

也可以将dynamic_cast用于引用， 用法稍微不同：没有与空指针对应的引用值， 因此无法使用特殊的引用之来指示失败。当请求不正确时， dynamic_cast将引发bad_cast异常， 从exception派生而来， 头文件：<typeinfo>：

 

#include <typeinfo>
...
try
{
Surperb & rs = dynamic_cast<Surper &>(rg);
...
}
catch (bad_cast &)
{
...
}; // 此处应该没有分号P646

 

typeid运算符和type_info类

typeid运算符能够确定两个对象是否为同类型， 他与sizeof有些像， 可以接受两种参数：

类名、结果为对象的表达式。

 

返回值：返回一个对type_info对象的引用， type_info在头文件<typeinfo>中。

type_info重载了 == 和 != 运算符， 以便可以使用这些运算符来对类型进行比较。

typeid(Magnificent) == typeid(*pg)

如果pg是一个空指针， 则引发bad_typeid异常， 从exception中派生而来。头文件：<typeinfo>

 

type_info随厂商而异， 包含name()成员， 该函数返回一个随实现而异的字符串：通常是类的名称。

 

误用RTTI的例子

提示：如果发现在扩展的if else语句系列中使用了typeid， 则应考虑是否应该使用虚函数和dynamic_cast。

 

15.5 类型转换运算符

C语言中类型转换过于松散， 允许进行无意义的类型转换。

C++采取更严格地限制允许转换的类型， 并添加四个类型转换运算符， 使转换过程更规范：

 

dynamic_cast
const_cast
static_cast
reinterpret_cast

 

dynamic_cast运算符通用语法：

 

dynamic_cast < type-name > (expression)

 

 

const_cast运算符执行只有一种用途的类型转换， 即改变值为const或volatile， 语法与dynamic_cast相同：

 

const_cast < type-name > (expression)

 

如果类型的其他部分被修改， 上述类型转换将出错。也就是说， 除了const或volatile特征， 可以不同外， type-name和expression的类型必须相同。

使用通用转换也可以， 但是_const_cast更安全

例：必须将指向该空间的地址的const都去掉， 否则依然无法修改该空间的值。

 

static_cast运算符语法和前面相同：

 

static_cast < type-name > (expression)

仅当type-name可以被隐式转换为expression时或expression可以被隐式转换位type-name时才是合法的。

可以进行基类和派生类的向上向下转换。

可以对枚举和整型进行转换。

其他int/double/float....

 

reinterpret_cast运算符用于危险的类型转换。语法相同：

reinterpret_cast < type-name > (expression)

 

 

例：

struct dat {short a; short b;};
long value = 0xA224B118;
dat * pd = reinterpret_cast< dat * > (&value);
cout << hex << pd->a;

 

通常这样的转换依赖于底层编程技术， 是不可移植的。

reinterpret_cast并不支持所有的类型转换， 例如：指针类型可以转换位足以存储指针表示的整型， 但不能见指针转换为更小的整型或浮点型。不能将函数指针转换为数据指针。

 

C++普通类型转换也受到限制。