C++ (七)：类的具体细节

7.3 类的其他特性

除了前面介绍的简单的类的特性，还有类型成员、类的成员的类内初始值、可变数据成员、内联成员函数、从成员函数返回*this等。

7.3.1 类成员再探

如果需要定义一对相互关联的类Screen和Window_mgr。

定义类型成员：除了定义数据和函数成员外，类还可以自定义某种类型在类中的别名。

class Screen {
public:
    typedef string::size_type pos;
private:
    pos cursor = 0;
    pos height = 0, width = 0;
    string contents;

};

Screen类的成员函数：成员函数需有构造函数和两个成员函数。

class Screen {
public:
    typedef string::size_type pos;
    Screen() = default;
    Screen(pos ht,pot wd,char c):height(ht),width(wd),
        contents(ht*wd,c){}
    char get() const{
        return contents[cursor];
    }
    inline char get(pos ht, pos wd)const;
    Screen& move(pos r, pos c);

private:
    pos cursor = 0;
    pos height = 0, width = 0;
    string contents;

};

inline 
Screen& Screen::move(pos r, pos c)
{
    pos row = r * width;
    cursor = row + c;
    return *this;
}
char  Screen::get(pos r, pos c)const
{
    pos row = r * width;
    return contents[row + c];
}

重载成员函数： 与非成员函数一样，成员函数也可被重载。

可变数据成员：如果希望能修改类的某一个数据成员，即使是在一个const成员函数内，也可通过在变量的声明中加入mutable关键字。一个可变数据成员永远不会是const，即使它是const对象的成员，一个const成员函数可以改变一个可变成员的值。

class Screen {
public:
    void some_member() const;
private:
    mutable size_t access_ctr;
};
void Screen::some_member() const
{
    ++access_ctr;
}

类数据成员的初始值：定义好Screen类之后，可以继续定义一个窗口管理类并用它表示显示器上的一组Screen。这个类将包含一个Screen类的vector。每个元素表示一个特定的Screen，默认情况下希望Window_mgr类总是拥有一个默认初始化的Screen，最好的方式就是把这个默认值声明成一个类内初始值。

7.3.2 返回*this的成员函数

class Screen {
public:
    Screen& set(char);
    Screen& set(pos, pos, char);
};
inline Screen& Screen::set(char)
{
    contents[cursor] = c;
    return *this;
}
inline Screen& Screen::set(pos r, pos col, char ch)
{
    contents[r * width + col] = ch;
    return *this;
}

7.3.3 类类型

每个类都定义了唯一的类型，如果两个类成员完全一样，那也是两个不同的类型。

类的声明：类的声明和定义也可分开，可以仅仅声明类而暂时不定义它，这样的声明被称作前向声明。

7.3.4 友元再探

不仅一个函数可以为类的友元，一个类也可为另一个类的友元，但是友元不具有传递性。

令成员函数作为友元：除了令整个类作为一个类的友元以外，还可以只令该类的一个成员函数作为友元。

7.4 类的作用域

每个类都会定义自己的作用域，在类的作用域之外，可以使用作用域运算符来访问。

作用域和定义在类外部的成员：在类的外部定义成员函数时必须同时提供类名和函数名。遇到类名之后，定义的剩余部分就在类的作用域之中。

void Window_mgr::clear(ScreenIndex i)
{
    Screen &s = screens[i];
    s.contents = string(s.height*s.width,' ');
}

但是函数的返回类型出现在函数名之前，所以定义在类外部的成员函数，必须先用作用域运算符指明返回值时哪个类的成员。

class Window_mgr{
    public:
    ScreenIndex addScreen(const Screen&);
};
Window_mgr::ScreenIndex
Window_mgr::addScreen(const Screen &s)
{
    screens.push_back(s);
    return screens.size()-1;
}

7.4.1 名字查找与类的作用域

名字查找：

首先，在名字所在块中寻找其声明语句，只考虑在名字的使用之前出现的声明。
如果没找到，继续查找外层作用域

在类中：

首先，编译成员的声明
直到类全部可见后才编译函数体

用类成员声明的名字查找： 如果在类成员声明中就使用的返回类型、形参类型，都必须在使用前确保可见。

typedef double Money;
string bal;
class Account{
    public:
    Money balance() { return bal; }
    private:
    Money bal;
}

类型名要特殊处理：

一般内层作用域可以重新定义外层作用域中的名字，在类中也一样，但是如果类成员使用了外层作用域中的某个名字之后，则类不能在之后重新定义该名字。

成员定义中的普通块作用域的名字查找：

首先，在成员函数中查找该名字的声明，只有在函数使用之前出现的声明才被考虑
如果在成员函数中未找到，则在类中继续查找，此时类的所有成员都可以被考虑
如果类内也没找到，则在成员函数定义之前的作用域内继续查找。

7.5 构造函数再探

7.5.1 构造函数初始值列表

对于类所构建的对象的数据成员而言，初始化与赋值有一定区别。如果没有在构造函数的初始值列表中显式地初始化成员，则该成员将在构造函数体之前进行默认初始化。

但是如果数据成员为const或者是引用及为提供默认构造函数的类类型时，必须在构造函数时对其进行初始化。

成员初始化的顺序：构造函数初始值列表只能说明用于初始化成员的值，而不限定初始化的具体执行顺序。一般顺序不太重要，但是如果用一个成员来对另外一个成员进行初始化，就要考虑两个成员的初始化顺序，一般是依据声明的顺序进行初始化。

7.5.2 委托构造函数

一个委托构造函数使用它所属类的其他构造函数执行它自己的初始化过程，或者它把自己的一些职责委托给了其他构造函数。

与其他构造函数一样，委托构造函数也有成员初始值的列表和函数体。

class Sales_data{
    public:
    Sales_data(std::string s,unsigned cnt,double price):
        bookNo(s),units_sold(cnt),revenue(cnt*price){}
    Sales_data(): Sales_data(" ",0,0){}
    Sales_data(std::string s):Sales_data(s,0,0){}
    Sales_data(std::istream &is):Sales_data(){read(is,*this);}
}

7.5.3 默认构造函数的作用

当对象被默认初始化和或值初始化时会自动执行默认构造函数。默认初始化在以下情况下发生：

在块作用域不使用任何初始值定义一个非静态变量或数组时
当一个类还有类类型成员且使用合成的默认构造函数时
当类类型成员没有在构造函数初始值列表中显式地初始化

值初始化在以下情况发生：

在数组初始化的过程中如果提供的初始值数量小于数组大小时
不使用初始值定义一个局部静态变量时

所以类必须包含一个默认构造函数以便在上述情况下使用。

7.5.4 隐式的类类型转换

C++语言在内置类型之间定义了几种自动转换规则，而我们也可为类定义隐式转换规则。如果构造函数只接受一个实参，那么它实际上定义了转换为此类型的隐式转换机制，叫做转换构造函数。

string null_book="9-999-99";
item.combine(null_book);

在程序中，编译器会将string对象null_book隐式转换为Sales_data对象，并将其传递给combine。

但是在隐式类型转换中，只允许一步的类型转换，如下程序则不能实现隐式类型转换。

item.combine("9-999-99");//错误
item.combine(string("9-999-999"));//正确
item.combine(Sales_data("9-999-99"));//正确

抑制构造函数定义的隐式转换：可以用关键词explicit加在构造函数之前，抑制其隐式类型转换的功能。但是仍可以用其实现显式类型转换。

7.5.5 聚合类

聚合类可以让用户直接访问其成员，并具有特殊的初始化语法形式，它有如下条件：

所有成员都是public的
没有定义任何构造函数
没有类内初始值
没有基类，也没有virtual函数

7.6 类的静态成员

有时类需要与其成员直接相关，而不是与类的各个对象保持关联，所以可以用类的静态成员来表示。

在成员的声明前加上关键字static就可使得其与类关联在一起，和其他成员一样，静态成员可以是public的或private的，且可以是常量、引用、指针、类类型等

静态成员函数也不与任何对象绑定在一起，它们没有this指针，且不能声明成const的。

C++ (七)：类的具体细节