2013年計算機等考二級C++考點歸納：累和對象

　　第6章 類和對象

　　6.1 類的定義

　　1�鳖惖亩�義

　　類的定義可以分為兩部分：說明部分和實現(xiàn)部分。說明部分說明類中包含的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，實現(xiàn)部分是對成員函數(shù)的定義。類定義的一般格式如下：

　　//類的說明部分

　　class<類名>

　　{

　　public：

　　<成員函數(shù)或數(shù)據(jù)成員的說明> //公有成員，外部接口

　　protected：

　　<數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)的說明> //保護成員

　　private：

　　<數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)的說明> //私有成員

　�。�;

　　//類的實現(xiàn)部分

　　<各個成員函數(shù)的實現(xiàn)>

　　其中，class是聲明類的關(guān)鍵字;<類名>是要聲明的類的名字，必須符合標識符定義規(guī)則;花括號表示類的聲明范圍，說明該類的成員，其后的分號表示類聲明結(jié)束。類的成員包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，分別描述類所表達的問題的屬性和行為。關(guān)鍵字public、private和protected稱為訪問權(quán)限修飾符，它們限制了類成員的訪問控制范圍。

　　各個成員函數(shù)的實現(xiàn)即可以在類體內(nèi)定義，也可以在類體外定義。如果一個成員函數(shù)在類體內(nèi)進行了定義，它將不出現(xiàn)在類的實現(xiàn)部分;如果所有的成員函數(shù)都在類體內(nèi)進行了定義，則可以省略類的實現(xiàn)部分。在類體內(nèi)定義的成員函數(shù)都是內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

　　2�鳖惓蓡T的訪問控制

　　類中提供了3種訪問控制權(quán)限：公有(public)、私有(private)和保護(protected)。其中，公有類型定義了類的外部接口，任何一個外部的訪問都必須通過外部接口進行;私有類型的成員只允許本類的成員函數(shù)訪問，來自類外部的任何訪問都是非法的;保護類型介于公有類型和私有類型之間，在繼承和派生時可以體現(xiàn)出其特點。

　　3�鳖惖臄�(shù)據(jù)成員

　　類中的數(shù)據(jù)成員描述類所表達的問題的屬性。數(shù)據(jù)成員在類體中進行定義，其定義方式與一般變量相同，但對數(shù)據(jù)成員的訪問要受到訪問權(quán)限修飾符的控制。

　　在定義類的數(shù)據(jù)成員時，要注意以下幾個問題。

　　(1)類中的數(shù)據(jù)成員可以是任意類型，包括整型、浮點型、字符型、數(shù)組、指針和引用等，也可以是對象。但是要注意，只有另外一個類的對象，才可以作為該類的成員，即作為該類的成員對象而存在。自身類的對象是不可以作為自身類的成員存在的，但自身類的指針可以。

　　(2)在類體中不允許對所定義的數(shù)據(jù)成員進行初始化。

　　4�鳖惖某蓡T函數(shù)

　　類的成員函數(shù)描述類所表達的問題的行為。類中所有的成員函數(shù)都必須在類體內(nèi)進行說明。但成員函數(shù)的定義既可以在類體內(nèi)給出，也可以在類體外給出。

　　第一種方式是將成員函數(shù)直接定義在類的內(nèi)部。

　　第二種方式是在類聲明中給出對成員函數(shù)的說明，而在類外部對成員函數(shù)進行定義(但成員函數(shù)仍然在類范圍內(nèi))。這種在類外部定義的成員函數(shù)的一般格式是：

　　<返回類型><類名>：：<成員函數(shù)名>(<參數(shù)表>)

　　{

　　<函數(shù)體>

　�。�

　　在類體外定義成員函數(shù)時，要注意必須在成員函數(shù)名前加上類名和作用域運算符(：：)。作用域運算符用來標識某個成員屬于某個類。作用域運算符的使用格式如下：

　　<類名>：：<成員函數(shù)名>(<參數(shù)表>)

　　或

　　<類名>：：<數(shù)據(jù)成員名>

　　成員函數(shù)的兩種定義方式之間是有差別的。如果一個成員函數(shù)的聲明和定義都在類體內(nèi)，那么這個成員函數(shù)就是內(nèi)聯(lián)函數(shù)。如果一個成員函數(shù)的聲明在類體內(nèi)，而定義在類體外，這時對該成員函數(shù)的調(diào)用是按一般函數(shù)進行的。如果要將定義在類體外的成員函數(shù)也作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理，就必須在成員函數(shù)的定義前加上關(guān)鍵字“inline”，以此顯式地說明該成員函數(shù)也是一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

　　成員函數(shù)除了可以定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)以外，也可以進行重載，可以對其參數(shù)設(shè)置默認值。

　　6.2 對象的定義

　　1�睂ο蟮亩�義

　　對象是類的實例，一個對象必須屬于一個已知的類。因此在定義對象之前，必須先定義該對象所屬的類。

　　對象的定義格式如下：

　　<類名><對象名>(<參數(shù)表>);

　　其中，<類名>是待定義的對象所屬的類的名字。<對象名>中可以有一個或多個對象名，多個對象名之間用逗號分隔。<對象名>中，可以是一般的對象名，也可以是指向?qū)ο蟮闹羔樏�或引用名，還可以是對象數(shù)組名。<參數(shù)表>是初始化對象時需要的，建立對象時可以根據(jù)給定的參數(shù)調(diào)用相應的構(gòu)造函數(shù)對對象進行初始化。無參數(shù)時表示調(diào)用類的缺省構(gòu)造函數(shù)。

　　2�睂ο蟮某蓡T

　　一個對象的成員就是該對象的類所定義的成員，包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。定義了對象后，可以使用“ .”運算符和“->”運算符訪問對象的成員。其中，“ .”運算符適用于一般對象和引用對象，而“->”運算符適用于指針對象(即指向?qū)ο蟮闹羔?。訪問對象成員的一般格式如下：

　　<對象名> .<數(shù)據(jù)成員名>或<對象名>-><數(shù)據(jù)成員名>

　　<對象名> .<成員函數(shù)名>(<參數(shù)表>)或<對象名>-><成員函數(shù)名>(<參數(shù)表>)

　　6.3 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)

　　1�睒�(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的定義。構(gòu)造函數(shù)的作用是在對象被創(chuàng)建時利用特定的值構(gòu)造對象，將對象初始化為一種特定的狀態(tài)，使該對象具有區(qū)別于其他對象的特征。構(gòu)造函數(shù)在對象被創(chuàng)建的時候由系統(tǒng)自動調(diào)用。

　　構(gòu)造函數(shù)也是類的成員函數(shù)，但它是一種特殊的成員函數(shù)，它除了具有一般成員函數(shù)的特性之外，還具有一些特殊的性質(zhì)：

　　(1)構(gòu)造函數(shù)的名字必須與類名相同;

　　(2)構(gòu)造函數(shù)不指定返回類型，它隱含有返回值，由系統(tǒng)內(nèi)部使用;

　　(3)構(gòu)造函數(shù)可以有一個或多個參數(shù)，因此構(gòu)造函數(shù)可以重載;

　　(4)在創(chuàng)建對象時，系統(tǒng)會自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。

　　2�比笔�構(gòu)造函數(shù)和缺省析構(gòu)函數(shù)

　　缺省構(gòu)造函數(shù)就是調(diào)用時不必提供參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。缺省的構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)名與類名相同，它的參數(shù)表或者為空，或者它的所有參數(shù)都具有默認值。前面日期類Date的定義中，構(gòu)造函數(shù)Date(int y=2000);就是缺省構(gòu)造函數(shù)。

　　如果類中定義了一個缺省構(gòu)造函數(shù)，則使用該函數(shù);如果一個類中沒有定義任何構(gòu)造函數(shù)，編譯器將生成一個不帶參數(shù)的公有缺省構(gòu)造函數(shù)，它的定義格式如下：

　　<類名>：：<類名>()

　　{

　　｝

　　每個類都必須有一個析構(gòu)函數(shù)。如果一個類沒有聲明析構(gòu)函數(shù)，編譯器將生成一個公有的析構(gòu)函數(shù)，即缺省析構(gòu)函數(shù)，它的定義格式如下：

　　<類名>：：～<類名>()

　　{

　�。�

　　3�笨截悩�(gòu)造函數(shù)

　　類中有一種特殊的構(gòu)造函數(shù)叫做拷貝構(gòu)造函數(shù)，它用一個已知的對象初始化一個正在創(chuàng)建的同類對象�？截悩�(gòu)造函數(shù)的一般格式如下：

　　<類名>：：<類名>(const<類名>&<引用對象名>)

　　{

　　//拷貝構(gòu)造函數(shù)體

　�。�

　　拷貝構(gòu)造函數(shù)具有以下特點：

　　(1)也是一種構(gòu)造函數(shù)，因此函數(shù)名與類名相同，并且不能指定函數(shù)返順類型。

　　(2)只有一個參數(shù)，是對同類的某個對象的引用。

　　(3)每一個類中都必須有一個拷貝構(gòu)造函數(shù)。如果類中沒有聲明拷貝構(gòu)造函數(shù)，編譯器會自動生成一個具有上述形式的公有的拷貝構(gòu)造函數(shù)。

　　6.4 對象的生存期

　　1�比�局對象、靜態(tài)對象與局部對象

　　對象的生存期是指對象從被創(chuàng)建開始到被釋放為止的時間。對象按生存期可分為3類：

　　(1)局部對象：當程序執(zhí)行到局部對象的定義之處時，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建該對象;當程序退出定義該對象所在的函數(shù)體或程序塊時，調(diào)用析構(gòu)函數(shù)釋放該對象。

　　(2)靜態(tài)對象：當程序第一次執(zhí)行到靜態(tài)對象的定義之處時，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建該對象;當程序結(jié)束時調(diào)用析構(gòu)函數(shù)釋放該對象。

　　(3)全局對象：當程序開始執(zhí)行時，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建該對象;當程序結(jié)束時調(diào)用析構(gòu)函數(shù)釋放該對象。

　　2�弊杂纱鎯�對象

　　動態(tài)內(nèi)存分配技術(shù)可以保證在程序運行過程中按照實際需要申請適量的內(nèi)存，使用結(jié)束后進行釋放。這種在程序運行過程中根據(jù)需要可以隨時建立或刪除的對象稱為自由存儲對象。建立和刪除工作分別由堆運算符new和delete完成。

　　6.5 this 指針

　　C+ +提供了一個特殊的對象指針——this指針，它是成員函數(shù)所屬對象的指針，它指向類對象的地址。成員函數(shù)通過這個指針可以知道自己屬于哪一個對象。

　　this指針是一個隱含的指針，它隱含于每個類的非靜態(tài)成員函數(shù)中，它明確地表示出了成員函數(shù)當前操作的數(shù)據(jù)所屬的對象。當對一個對象調(diào)用成員函數(shù)時，編譯程序先將對象的地址賦值給this指針，然后調(diào)用成員函數(shù)，每次成員函數(shù)存取數(shù)據(jù)成員時，則隱含使用this指針。

　　6.6 靜態(tài)成員

　　對于類中的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，每一個類對象都擁有一個拷貝(副本)，即每個對象的同名數(shù)據(jù)成員可以分別存儲不同的數(shù)值，這是保證每個對象擁有區(qū)別于其他對象的特征的需要。而類中的靜態(tài)成員則是解決同一個類的不同對象之間的數(shù)據(jù)和函數(shù)共享問題的。靜態(tài)成員的特性是不管這個類創(chuàng)建了多少個對象，它的靜態(tài)成員都只有一個拷貝(副本)，這個副本被所有屬于這個類的對象共享。這種共享與全局變量或全局函數(shù)相比，既沒有破壞數(shù)據(jù)隱藏的原則，又保證了安全性。

　　靜態(tài)成員表示整個類范圍的信息，其聲明以static關(guān)鍵字開始，包括靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和靜態(tài)成員函數(shù)。

　　1�膘o態(tài)數(shù)據(jù)成員

　　靜態(tài)數(shù)據(jù)成員聲明時要使用關(guān)鍵字static。

　　靜態(tài)數(shù)據(jù)成員在每個類對象中并不占有存儲空間，它只是在每個類中分配有存儲空間，供所有對象公用。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的值對每個對象都是一樣的，但它的值可以被任何一個對象更新，從而實現(xiàn)了同一類的不同對象之間的數(shù)據(jù)共享。

　　靜態(tài)數(shù)據(jù)成員具有靜態(tài)生存期，必須對它進行初始化。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化的一般格式如下：

　　<數(shù)據(jù)類型><類名>：：<靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名>=<初始值>;

　　在對靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化時應注意：

　　(1)由于在類的聲明中僅僅是對靜態(tài)數(shù)據(jù)成員進行了引用性聲明，因此必須在文件作用域的某個地方對靜態(tài)數(shù)據(jù)成員進行定義并初始化，即應在類體外對靜態(tài)數(shù)據(jù)成員進行初始化(靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的初始化與它的訪問控制權(quán)限無關(guān))。

　　(2)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化時前面不加static關(guān)鍵字，以免與一般靜態(tài)變量或?qū)ο蠡煜��?/P>

　　(3)由于靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是類的成員，因此在初始化時必須使用作用域運算符(：：)限定它所屬的類。

　　2�膘o態(tài)成員函數(shù)

　　公有的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以直接訪問，但私有的或保護的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員卻必須通過公有的接口進行訪問，一般將這個公有的接口定義為靜態(tài)成員函數(shù)。

　　使用static關(guān)鍵字聲明的成員函數(shù)就是靜態(tài)成員函數(shù)，靜態(tài)成員函數(shù)也屬于整個類而不屬于類中的某個對象，它是該類的所有對象共享的成員函數(shù)。

　　靜態(tài)成員函數(shù)可以在類體內(nèi)定義，也可以在類外定義。當在類外定義時，要注意不能使用static關(guān)鍵字作為前綴。

　　由于靜態(tài)成員函數(shù)在類中只有一個拷貝(副本)，因此它訪問對象的成員時要受到一些限制：靜態(tài)成員函數(shù)可以直接訪問類中說明的靜態(tài)成員，但不能直接訪問類中說明的非靜態(tài)成員;若要訪問非靜態(tài)成員時，必須通過參數(shù)傳遞的方式得到相應的對象，再通過對象來訪問。

　　6.7 常成員

　　雖然數(shù)據(jù)隱藏保證了數(shù)據(jù)的安全性，但各種形式的數(shù)據(jù)共享卻又不同程度地破壞了數(shù)據(jù)的安全性。因此，對于既需要共享又需要防止改變的數(shù)據(jù)應該定義為常量進行保護，以保證它在整個程序運行期間是不可改變的。這些常量需要使用const修飾符進行定義。const關(guān)鍵字不僅可以修飾類對象本身，也可以修飾類對象的成員函數(shù)和數(shù)據(jù)成員，分別稱為常對象、常成員函數(shù)和常數(shù)據(jù)成員。

　　1�背�對象

　　使用const關(guān)鍵字修飾的對象稱為常對象，它的定義格式如下：

　　<類名>const<對象名>

　　或

　　const<類名><對象名>

　　常對象在定義時必須進行初始化，而且不能被更新。

　　2�背３蓡T函數(shù)

　　使用const關(guān)鍵字說明的成員函數(shù)稱為常成員函數(shù)，常成員函數(shù)的說明格式如下：

　　<返回類型><成員函數(shù)名>(<參數(shù)表>)const;

　　3�背�數(shù)據(jù)成員

　　使用const說明的數(shù)據(jù)成員稱為常數(shù)據(jù)成員。常數(shù)據(jù)成員的定義與一般常量的定義方式相同，只是它的定義必須出現(xiàn)在類體中。

　　常數(shù)據(jù)成員同樣也必須進行初始化，并且不能被更新。但常數(shù)據(jù)成員的初始化只能通過構(gòu)造函數(shù)的成員初始化列表進行。

　　常數(shù)據(jù)成員的初始化只能在成員初始化列表中進行，但對于大多數(shù)數(shù)據(jù)成員而言，既可以使用成員初始化列表的方式，也可以使用賦值，即在構(gòu)造函數(shù)體中使用賦值語句將表達式的值賦值給數(shù)據(jù)成員。這兩種方式中，成員初始化列表方式使初始化情況更加明顯，并且可能帶來效率上的優(yōu)勢。

　　6.8 友元

　　類具有數(shù)據(jù)封裝和隱藏的特性，只有類的成員函數(shù)才能訪問類的私有成員，外部函數(shù)只能訪問類的公有成員。但在某些情況下，需要在類的外部訪問類的私有成員。這時，如果通過公有成員函數(shù)進行訪問，由于參數(shù)傳遞、類型檢查和安全性檢查等需要時間上的開銷，將影響程序的運行效率。為了解決整個問題，引入了友元。友元可以在類外部直接訪問類的私有成員，提高了程序的運行效率。

　　友元提供了不同類或?qū)ο蟮某蓡T函數(shù)之間、類的成員函數(shù)與一般函數(shù)之間進行數(shù)據(jù)共享的機制。對于一個類，可以利用friend關(guān)鍵字將一般函數(shù)、其他類的成員函數(shù)或者是其他類聲明為該類的友元，使得這個類中本來隱藏的信息(包括私有成員和保護成員)可以被友元所訪問。如果友元是一般成員函數(shù)或是類的成員函數(shù)，稱為友元函數(shù);如果友元是一個類，則稱為友元類，友元類的所有成員函數(shù)都成為友元函數(shù)。

　　1�庇言�函數(shù)

　　友元函數(shù)不是當前類的成員函數(shù)，而是獨立于當前類的外部函數(shù)(包括普通函數(shù)和其他類的成員函數(shù))，但它可以訪問該類的所有對象的成員，包括私有成員、保護成員和公有成員。

　　友元函數(shù)要在類定義時聲明，聲明時要在其函數(shù)名前加上關(guān)鍵字friend。該聲明可以放在公有部分，也可以放在私有部分。友元函數(shù)的定主既可以在類內(nèi)部進行，也可以在類外部進行。

　　2�庇言�類

　　友元除了可以是函數(shù)外，還可以是類，即一個類可以作為另一個類的友元，稱為友元類。友元類的所有成員函數(shù)都是另一個類的友元函數(shù)，都可以訪問另一個類中的隱藏信息(包括私有成員和保護成員)。

　　友元類可以在另一個類的公有部分或私有部分進行說明，說明方法如下：

　　friend<類名>;//友元類類名

　　6.9 對象數(shù)組

　　對象數(shù)組是指數(shù)組元素為對象的數(shù)組，該數(shù)組中的每一個元素都是同一個類的對象。

　　對象數(shù)組的定義格式如下：

　　<類名><數(shù)組名>[<大小>]……

　　使用對象數(shù)組成員的一般格式是：

　　<數(shù)組名>[<下標>].<成員名>

　　6.10 成員對象

　　類的數(shù)據(jù)成員可以是簡單類型或自定義類型，也可以是類類型的對象。因此，可以利用已定義的類來構(gòu)成新的類，使得一些復雜的類可以由一些簡單類組合而成。類的聚集，描述的就是一個類內(nèi)嵌其他類的對象作為成員的情況。

　　當一個類的成員是另外一個類的對象時，該對象就稱為成員對象。當類中出現(xiàn)了成員對象時，該類的構(gòu)造函數(shù)要包含對成員對象的初始化，通常采用成員初始化列表的方法來初始化成員對象。定義的一般格式如下：

　　<類名>：：<類名>(<總形參表>)：<成員對象1>(<形參表1>)，<成員對象2>(<形參表2<)，…

　　{

　　//類成員的初始化

　�。�

　　建立一個類的對象時，要調(diào)用它的構(gòu)造函數(shù)。如果這個類有成員對象，要首先執(zhí)行所有的成員對象的構(gòu)造函數(shù)，當全部成員對象的初始化都完成之后，再執(zhí)行當前類的構(gòu)造函數(shù)體。析構(gòu)函數(shù)的執(zhí)行順序與構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序相反。

　　當類中有多個成員對象時，要按照定義成員對象的順序建立各個子對象，即成員對象構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序僅與成員對象在類中聲明的順序有關(guān)，而與成員初始化列表中給出的成員對象的順序無關(guān)。

　　如果在構(gòu)造函數(shù)的成員初始化列表中沒有給出對成員對象的初始化，則表示使用成員對象的缺省構(gòu)造函數(shù)。如果成員對象所在的類沒有缺省構(gòu)造函數(shù)，將產(chǎn)生錯誤。如果所有的成員對象都是調(diào)用缺省構(gòu)造函數(shù)建立的，那么該類的構(gòu)造函數(shù)的成員初始化列表可以省略。