[C++知识库]C++学习 十六、C++类使用总结

前言

本篇总结一下C++类的使用。

重要的成员函数

构造函数

创建对象初始化成员的函数，不被继承。构造函数完成前，对象并不存在，因此不能是虚方法。

构造函数可以使用成员初始化列表，成员初始化的顺序取决于成员声明的顺序而不是列表中的顺序。

析构函数

原型：

~Base();

用于清理对象的函数，销毁对象时系统自动调用。析构函数一般不能也不需要手动调用。

转换构造函数与转换函数

原型：

Base(const char*);

转换构造函数将其它类型转换为类的对象，分为显式和隐式转换，类声明中explicit限定的转换构造函数不能隐式调用。

Base ca;
ca = "ok"; // implicit
ca = Base("ok"); // explicit

原型：

operator double();

转换函数将类的对象转换为其他类型。

double b;
b = ca; // implicit
b = double(ca); // explicit

C++11中，explicit关键字也可以用于转换构造函数和转换函数。

自动生成的成员函数

默认构造函数

原型：

Base();

如果没有显式定义构造函数，编译器自动提供一个默认构造函数。

Base obj1; // default constructor
Base objarr[5]; // default constructor

如果显式定义了构造函数，则编译器不再自动提供默认构造函数，需要手动提供一个默认构造函数。默认构造函数的参数列表为空，或者所有参数都有默认值。

类继承中，如果派生类构造函数的成员初始化列表没有显式调用基类的构造函数，则会自动调用基类的默认构造函数。

默认析构函数

原型：

~Base();

如果没有显式定义析构函数，编译器将自动提供一个默认析构函数，但它不会自动释放构造函数中new出来的动态内存。

默认复制构造函数

原型：

Base(const Base&);

如果没有显式定义复制构造函数，编译器将自动提供一个默认复制构造函数。

Base obj2 = obj1; // copy constructor
Base obj3(obj2); // copy constructor

默认复制构造函数将一个对象中所有成员的值复制给另一个对象进行初始化。

默认赋值运算符

原型：

Base& operator= (const Base&);

类中默认的赋值运算符将一个对象成员的值赋给另一个对象的成员。

obj3 = obj2; // assignment

引用

传值，传引用

通常传对象时采用传引用的方式，避免按值传递对象时的临时对象构造和析构操作。

传引用也是实现多态性的方式。

返回值，返回引用

如果函数返回局部创建的对象，则返回值；如果返回传进去的引用，则返回引用。

const

放在参数列表中，防止函数修改参数指向的内存空间或者引用。

放在参数列表后，防止this指针指向的内存空间被修改。

返回const引用，防止返回被赋值。

访问权限

public权限，可以在外部直接访问。
protected权限，可以通过派生类方法访问。
private权限，只能通过基类方法访问。

继承

继承关系

public继承，基类成员访问权限在派生类中不变。
protected继承，基类public成员在派生类中成为protected。
private继承，基类成员在派生类中成为private。

继承成员

构造函数，析构函数，赋值运算符，友元函数（不是类成员）不会被继承。

派生类构造函数将首先调用基类构造函数创建内嵌基类部分，再创建派生类部分。

派生类析构函数先清理派生类部分，再调用基类析构函数清理基类部分。

派生类赋值运算符将调用基类赋值运算符为基类部分赋值。

多态

派生类对象可以赋给基类，因为派生类对象内嵌了基类对象，反之不行，除非定义了转换构造函数或者重载一个将基类赋给派生类的赋值运算符。

派生类指针和引用可以转换为基类指针和引用。

基类指针和引用可以关联派生类对象，与虚函数搭配使用实现多态。

如果希望同名同参函数在基类与派生类之间的行为不同，则可以在基类中使用关键字virtual声明虚方法。虚方法将根据调用对象的类型决定调用的版本。

虚函数将启用动态联编，其实现方法是，编译器在类中添加了一个隐藏的虚函数表指针成员，调用虚函数时将根据该成员查找调用的函数地址。

针对虚方法，指针根据指向对象的类型调用函数；针对非虚方法，指针根据指针类型调用函数。

抽象类

拥有至少一个纯虚函数的类是抽象类。不能创建抽象基类的对象，但可以创建抽象基类的指针和引用。

纯虚函数在基类中不用定义，在派生类中需要重新定义，否则仍然是一个纯虚函数。

同名成员

如果基类与派生类有同名的成员，派生类对象默认使用派生类成员，可以使用作用域解析来区分基类与派生类成员。

友元

在类声明中使用关键字friend可以声明该类的友元函数和友元类。友元函数与友元类可以访问该类的私有成员。

如果希望派生类的友元函数能够调用基类的友元函数，则需要把派生类引用通过强制转换dynamic_cast<>为基类引用，然后调用基类的友元函数。

类与动态内存

当类的构造函数中new了动态内存，则需要手动delete这些动态内存。

单个类

析构函数，复制构造函数，赋值运算符都需要手动提供。

析构函数需要要delete动态内存指针。

复制构造函数需要手动new动态内存，然后将被复制对象的动态内存中的值复制给新对象。

类的赋值运算符需要重载，也是手动new出动态内存并向内存空间依次赋值。

继承

如果派生类没有分配动态内存，不需要手动为派生类提供析构函数，复制构造函数和赋值运算符，因为派生类默认生成的这些函数将调用基类函数，只需要保证基类实现正确。

如果派生类分配了动态内存，则需要手动提供析构函数，复制构造函数和赋值运算符。

派生类析构函数需要delete动态内存（然后会自动调用基类析构函数）。

派生类复制构造函数需要显式调用基类的复制构造函数，然后new动态内存并向空间依次赋值。

派生类赋值运算符需要显式通过作用域解析调用基类的赋值运算符，然后new动态内存并向空间依次赋值。