C++结构和类

 

 1. 结构和类的区别

一个结构如下：

struct Student
{
private:
int num;
char name[20];
char sex;
public:
void display()
{…}
};
Student stud1,stud2;

可以说结构只是类的一部分，struct声明的结构体类型实际上也是类类型。区别是，用struct声明的结构体类型，默认是public的，而用class定义的类，默认是private的。

 

2. 成员函数在类之外定义

void Student::display()

{…}

 

3. inline声明

在类内定义的简单成员函数会被系统默认声明为inline，在类外定义的函数，如果想将指定为内置函数，应当与inline作显式声明，如：

class Student
{
public:
inline void display();
private:
int num;
char sex;
};
inline void Student::display()
{…}

4. 对象成员的引用 

stud1.num = 10101;
stud1.display();
用指针：
class Time
{
public:
int hour;
int minute;
};
Time t, *p;
p=&t;
cout<<p->hour; //也可以用(*p).hour

5.综合例子

int main()
{
//带默认参数的函数声明
void set_time(Time&, int hour=0, int minute=0, int sec=0);
void show_time(Time&);
Time t1;
show_time(t1); //使用默认参数，输出0:0:0
Time t2;
set_time(t2,8,30,16);
show_time(t2); //输出8:30:16
return 0;
}

6.构造函数

用于类对象的初始化，有下面几种形式：

形式一：在内部定义并初始化（无参数形式）

class Student
{
public:
Student() //定义无参数的构造函数，并赋初值
{
num=10101;
name="Wang xiao";
sex='f';
}
void display();
private:
int num;
string name;
char sex;
};

形式二：在内部声明，在外部定义并初始化（无参数形式）

class Student
{
public:
Student(); //声明无参数的构造函数
void display();
private:
int num;
string name;
char sex;
};
Student::Student() //定义构造函数，并初始化
{
num=10101;
name="Wang xiao";
sex='f';
}

注：“无参数的构造函数”的特点是：一次性的初始化，以后不能再调用构造函数重新初始化。

 

形式三：在内部声明，在外部定义，不初始化

class Student
{
public:
Student(int ,string, char); //声明带3个参数的构造函数
void display();
private:
int num;
string name;
char sex;
};
Student::Student(int n, string s, char c)
{
num=n;
name=s;
sex=c;
}
然后，在主函数中新建对象并初始化：
Student stud(10101, "Wang xiao", 'f');

形式四：在外部采用“初始化表”的形式来定义，不初始化

class 同形式三;
Student::Student(int n, string s, char c):num(n), name(s), sex(c){}

 

形式五：形式一和二的带参数和默认值的形式

类似于形式三和四，只需要在声明时写作：

Student(int=10102 ,string=”Wang xiao”, char=’f’);

即可。注：和“无参数的构造函数”相比，有参数的构造函数可以多次调用构造函数来进行多次初始化，而无参数形式只能一次性初始化。

 

形式六：不同个数参数的构造函数（既构造函数的重载）

可以说是形式一到五的一般形式：

class classexample
{
public:
classexample()//构造函数1，无参数，即形式一的形式
{
i=0;
d=0.0;
}
classexample(int numi) //构造函数2，只有一个参数，注意：此时另一个必须指定默认值
{
i=numi; d=0.0; //d指定默认值为0.0
}
classexample(int numi, double numd) //构造函数3，满参数，类似于形式三
{
i=numi;
d=numd;
}
private:
int i;
double d;
};
void main()
{
//系统会根据参数的个数自动判断调用哪一个构造函数
classexample A; //无参数，调用构造函数1
classexample B(3);
//一个参数，调用构造函数2
classexample C(3, 2.2);
//两个参数，调用构造函数3
}

7.多文件类和构造函数的例子

一个三个文件student.h, student.cpp和main.cpp，内容如下：

#include <string>
using namespace std;
class Student
{
public:
Student(int, string, char);//定义构造函数
void display();
private:
int num;
string name;
char sex;
};

#include<iostream>
#include"student.h"
void Student::display()
{
cout<<"num:"<<num<<endl;
cout<<"name:"<<name<<endl;
cout<<"sex:"<<sex<<endl;
}
Student::Student(int n, string s, char c):num(n), name(s), sex(c){}

#include"student.h"
using namespace std;
int main()
{
Student stud(10102, "Wang xiao", 'f');
stud.display();
return 0;
}

多文件编译时要把3个文件都放入同一个工程文件中（其中.h文件会自动包含进来，但是.cpp文件需手动加入），具体方法：先打开main.cpp文件然后编译它（Compile），先不忙建立连接（Build），打开student.cpp文件编译，然后再连接main.cpp文件，最后执行main.cpp就OK了。该构造函数采用了3个参数的形式。

 

8.相关延伸

a. 对象的复制，拷贝（复制）构造函数

例如：Box box2(box1); //利用box1克隆出一个新对象box2

实际上这个函数的形式是：

Box::Box(const Box& b) // 调用构造函数
{
height=b.height;
width=b.width;
length=b.length;
}

C++还提供了另一种复制形式：

Box box2=box1;

系统会根据实参的类型决定调用普通构造函数还是复制构造函数。例如：

void fun(Box b)
{}
int main()
{Box box1(12,15,19);
fun(box1); //调用fun()
}

例2：

Box f()
{Box box1(12,15,18); return box1;}
int main()
{Box box2;
box2=f(); //调用f()
}

b. 析构函数

当对象的生命周期结束后会自动调用析构函数。析构函数的作用并不是删除对象，而是在撤销对象占用的内存之前完成一些清理工作。它还可以被用来执行“用户希望在最后一次使用对象之后所执行的任何操作”，例如输出有关信息。例如：

class Student
{public:
Student(int n, string nam, char s){…} //定义构造函数
~Student() //定义析构函数
{cout<<”Destructor called.”<<endl;}
……
}

c. 类对象数组

定义方式：

Student stud[3]={ //定义一个一维对象数组并调用构造函数初始化
Student(1001,18,87);
Student(1001,18,87);
Student(1001,18,87);
};

d. 对象指针

1.指向对象的指针：

Time *pt;
Time t1;
pt=&t1;
pt->get_time();

2.指向数据成员的指针：

int *p1;
p1=&t1.hour;
cout<<*p1;

3.指向成员函数的指针：

void (Time::*p2)();
p2=&Time::get_time; //可以合并成一行：void (Time::*p2)()=&Time::get_time;
Time t1;
(t1.*p2)(); //记住这种调用方式！

4.this指针

this指针的作用：如果对同一个类定义了n个对象，这有n组同样大小的空间存放n个对象中得数据成员，而不同的对象所调用的都是同一个函数代码段，当不同对象的成员函数引用数据成员时，如何能保证引用的是所指定的对象的数据成员呢，这就是this指针的作用。

例如调用t1.volume();实际上系统隐含转换成t1.volume(&t1);虽然volume并没有参数，但是为了识别出t1的数据成员，会把t1当做参数传递，内部用this指针指向t1的具体参数。即把函数定义处理为：

int Box::volume(Box *this)
{
return((this->height)*(this->width)*(this->length))
}

这样调用t1.volume()时，即调用t1.volume(&t1)，把&t1赋值给this指针，即this是指向对象的指针。

 

e. 常对象，对象的常引用

1.常对象：

Time const t1(12,34,46); 或者 const Time t1(12,34,46);
//即在用构造函数初始化时多加一个关键字“const”。

2.常数据成员：

const int hour;

这样定义后hour就是常数据成员了，它不能被赋值，如果要初始化，应该用初始化表的形式，即：

Time::Time(int h):hour(h){}

3.常成员函数

void get_time() const; //把const放在最后

4.指向对象的常指针

Time t1(10,12,15);
Time * const p1=&t1; //在*与指针名之间加const，以后指针就不能改变指向了

也可以分两行写：

Time * const p1;

p1=&t1;

5.指向常对象的指针

例如：

const int *p1; //指向常int类型数据的指针，可改变指向，但是指针的值不能被修改
const Time *p=&t1; //注意与上面的Time * const p1=&t1;的区别

指向常对象的指针最常用于函数的形参，目的是保护所指的对象不被修改，例如：

int main()
{void fun(const Time *p);
Time t1(10,13,56);
fun(&t1); //此时传过去的值不能被修改。
}

6.对象的常引用

一个变量的引用其实就是变量的别名。例：

#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{public:
Time(int, int, int);
int hour;
int minute;
int sec;
};
Time::Time(int h, int m, int s):hour(h), minute(m), sec(s){}
void fun(Time &t) //如果规定不修改实参t1的值，可以声明为const Time &t，此时赋值语句t.hour=18就是非法
{t.hour=18;}
int main()
{
Time t1(10,13,56);
fun(t1);
cout<<t1.hour<<endl;
return 0;
}

f. 对象的动态建立和释放

例如：

Box *pt;

pt=new Box;

在程序中就可以通过pt访问这个新建的对象了：

cout<<pt->height;

C++还允许在执行new时，对新建立的对象进行初始化：

Box *pt= new Box(12,15,18); //推荐形式

用delete运算符予以释放：

delete pt; //在释放内存空间之前，自动调用析构函数完成有关善后清理工作

其实，之所以称之为“动态”，是因为这样开辟的内存空间是没有名称的，如果不用new运算符，必须写作：

Box t(12,15,18);

Box *pt=&t;

此时的内存空间是对象t，而用new时就没有名字。

 

一，静态成员

1. 静态数据成员

       类的对象数据成员都是各自调用各自的，不能为所有对象所共享。使用全局变量又有到处都可以修改全局变量的值的弊端（静态数据成员的值也是可以被修改的！之所以称为“静态”，是因为修改后不复原）。因此实际工作中很少使用全局变量。如果想在同类的多个对象之间实现数据共享，也不要使用全局变量，可以使用静态的数据成员。例如：

class Box
{
public:
int volume();
private:
static int height;
int width;
int length;
};

静态数据成员不只属于某个对象，所有对象都可以引用它，即使不定义对象，也为静态数据成员分配空间，它也可以被引用！（它可以通过对象名引用，也可以直接通过类名来引用），例如：

cout<<a.height<<endl;
//通过对象a引用
cout<<b.height<<endl;
//通过对象b引用
cout<<Box::height<<endl;
//通过类名引用

静态数据成员可以初始化，但只能在类外。如：

int Box::height=10;  //注意，初始化时前面要加类型，比如int

不能用参数初始化表对它进行初始化。如：

Box(int h, int w, int len):height(h){} //是错误的

如果未对静态数据成员赋初值，则编译系统会自动赋初值0。

 

2. 静态成员函数

和静态数据成员的定义和调用类似：

static int volume();

要注意的是：静态成员函数没有this指针，由此决定了静态成员函数不能直接访问本类中的非静态数据成员（可以用传参数的形式访问），只能直接引用本类中的静态数据成员。例如：

#include<iostream>
using namespace std;
class Student
{
public:
Student(int n, int a, float s):num(n),age(a),score(s){}
void total();
static float average();
private:
int num;
int age;
float score;
static float sum;
static int count;
};
void Student::total()
{
sum+=score;
count++;
}
float Student::average() //只访问静态数据成员
{
return(sum/count);
}
float Student::sum=0; //初始化静态数据成员
int Student::count=0;
int main()
{
Student stud[3]={
Student(10001,18,70),
Student(1002,19,78),
Student(1003,20,82)
};
stud[0].total();
stud[1].total();
stud[2].total();
cout<<"The average score of the students is "<<Student::average()<<endl;
return 0;
}

如要使静态函数static float average()访问非静态数据成员，例如访问stud[0].score，这应该用函数传参数的形式，例如：

声明：

static float average(const Student &);

定义：

float Student::average(const Student &stu)

{

       cout<<stu.score<<endl;

       return(sum/count);

}

引用：

cout<<Student::average(stud[2]);

 

二、友元

friend函数可以是普通非成员函数或者另一个类中的成员函数。

1.普通函数声明为友元函数

直接在public中加入一句声明：

friend void display(Time &);

在类外定义的友元函数display()内容如下：

void display(Time &t)

{cout<<t.hour<<”: ”<<t.minute<<endl;}

注意，display是一个在类外定义的且未用类Time作限定的函数，它是非成员函数，不属于任何类。用friend声明后就可以应用Time类中的私有成员。

 

2.另一个类的成员函数声明为友元函数

#include<iostream>
using namespace std;
class Date;
//对Date类的提前引用声明
class Time
{
public:
Time(int, int, int);
void display(Date &);
private:
int hour;
int minute;
int sec;
};
class Date
{
public:
Date(int, int, int);
friend void Time::display(Date &); //将Time类中的成员函数声明为本类的友元函数
private:
int month;
int day;
int year;
};
void Time::display(Date &d)
{……}
……
int main()
{
Time t1(…);
Date d1(…);
t1.display(d1); //t1的成员函数调用对象d1
return 0;
}

3.友元类

好比一个家庭不仅允许一个好朋友可以进入他们的家庭，还允许他全家的人都可以进入他们的卧室。声明友元类的方式：

friend 类名;

在实际工作中，除非必要，一般不把整个类声明为友元类。

 

三、类模板

函数模板是针对于功能相同而数据类型不同的一些函数。同理，类模板也是如此。

声明类模板：

template <class 类型参数名>