类声明、类作用域、前向声明、this指针、嵌套类、PIMPL 技法 等

一、类声明

//类是一种用户自定义类型，声明形式：
class 类名称
{
   public:
             公有成员（外部接口）
   private:
             私有成员
   protected:
             保护成员
};

在关键字public后面声明，它们是类与外部的接口，任何外部函数都可以访问公有类型数据和函数。
在关键字private后面声明，只允许本类中的函数访问，而类外部的任何函数都不能访问。
在关键字protected后面声明，与private类似，其差别表现在继承与派生时对派生类的影响不同。

 C++ Code 

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class Clock { public:     void Display();     void Init(int hour, int minute, int second); private:     int hour_;     int minute_;     int second_; };

假设定义了一个Clock 类，因为成员是private的，那么 Clock ck;  ck.hour_ = 12; 是错误的，对此定义一个public 的void SetHour(int hour) 来设置hour_ 的值。

二、内联成员函数、成员函数的重载及其缺省参数

在这里有内联函数的概念。成员函数也可以是内联的，若在类内部实现，inline 关键字可加可不加；在类外部实现，需加inline，

如 inline void Clock::SetHour(int hour) { } 。实际上即使加了inline也不一定宏展开，比如遇到switch，for 语句的时候就往往不会。

此外，成员函数也像一般函数那样可以重载，也可以有缺省参数，参考这里。

三、类与结构体

class与struct的区别：在未指定访问权限时，class默认的是私有的，struct默认是公有的,

struct Test
{
    int X;//公有的
     ...
};

此外，Test 可以独立作为一个tag，而不像C语言那样需要 struct Test 作为一个类型。

四、隐含的 this 指针

成员函数有一个隐含的附加形参，即指向该对象的指针，这个隐含的形参叫做this指针（编译器自动传递）

使用this指针保证了每个对象可以拥有不同数值的数据成员，但处理这些成员的代码可以被所有对象共享

成员函数是只读的代码，由所有对象共享，并不占对象的存储空间，因为this指针指向当前对象，所以成员函数可以区分它所作用的对象是哪一个。

（哪个对象调用了this所在的函数，this就代表哪个对象）

?

再来看一道经典的题目：

 C++ Code 

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class A { public:     int m;     void print()     {         cout << "A" << endl;     } }; A *pa = 0; pa->print();

可以理解为如下的C代码：

 C++ Code 

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void print(A *this) {     cout << "A" << endl; } A *pa = 0; print_A(pa);

相当于成员函数传递的this指针为0，那调用会出错吗？ 肯定是正确输出"A" 的，因为this为0 表示没有对某个对象进行操作，而print里面确实没有对某

个对象成员进行操作，所以是可以运行的。

五、类作用域、前向声明

（1）、每个类都定义了自己的作用域称为类作用域，类作用域中说明的标识符只在类中可见。除了类作用域，还有块作用域、文件作用域、函数原型作用域、函数作用域，举个例子：

 C++ Code 

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#include <iostream> using namespace std; class Test { public:     int num_; }; //num_ = 20;        Error,num_的作用域在类内部 int num_ = 20;      // num_的作用域是文件作用域，与类中的num_是不同的作用域 int add(int a, int b);  // a, b两个标识符的作用域为函数原型作用域 int main(void) {     int num_ = 30;      // num_为块作域     {         int num_ = 100; // num_为块作域     }     cout << num_ << endl;     cout <<::num_ << endl;     return 0; } int add(int a, int b)   // 形参a与b也算是块作用域 {     return a + b; } int test() { LABEL1: //函数作用域     cout << "label1" << endl;     goto LABEL3; LABEL2:     cout << "label2" << endl;     goto LABEL1; LABEL3:     cout << "label3" << endl;     goto LABEL2; }

（2）、C++中类必须先定义，才能够实例化。两个类需要相互引用头文件形成一个“环形”引用时会出错。这时候需要用到前向声明，前向声明的类不能实例，但可以定义指针或引用。

 C++ Code 

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#ifndef _B_H_ #define _B_H_ class A; class B { public:     B(void);     ~B(void);     void fun(A &a)     {     }     A *a_;      // 前向声明的类不能实例化对象 }; #endif // _B_H_

 C++ Code 

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#ifndef _A_H_ #define _A_H_ #include "B.h" class A { public:     A(void);     ~A(void);     B b_; }; #endif // _A_H_

六、嵌套类、局部类

（1）、嵌套类

外围类需要使用嵌套类对象作为底层实现，并且该嵌套类只用于外围类的实现，且同时可以对用户隐藏该底层实现。

从作用域的角度看，嵌套类被隐藏在外围类之中，该类名只能在外围类中使用。如果在外围类之外的作用域使用该类名时，需要加名字限定。

嵌套类中的成员函数可以在它的类体外定义。

嵌套类的成员函数对外围类的私有成员没有访问权，反之亦然。

嵌套类仅仅只是语法上的嵌入

（2）、局部类

类也可以定义在函数体内，这样的类被称为局部类（local class）。局部类只在定义它的局部域内可见。

局部类的成员函数必须被定义在类体中。

局部类中不能有静态成员，关于类中的静态成员和静态成员函数以后再谈。

 C++ Code 

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#include <iostream> using namespace std; class Outer { public:     class Inner     {     public:         void Fun();         //{         //  cout<<"Inner::Fun ..."<<endl;         //}     }; public:     Inner obj_;     void Fun()     {         cout << "Outer::Fun ..." << endl;         obj_.Fun();     } }; void Outer::Inner::Fun() {     cout << "Inner::Fun ..." << endl; } void Fun() {     class LocalClass     {     public:         int num_;         void Init(int num)         {             num_ = num;         }         void Display()         {             cout << "num=" << num_ << endl;         }         //static int num2_; // 局部类内部不能定义静态成员     };     LocalClass lc;     lc.Init(10);     lc.Display(); } int main(void) {     Outer o;     o.Fun();     Outer::Inner i;     i.Fun();     Fun();     //LocalClass lc;        Error,局部类只能在定义它的函数体中使用     return 0; }

七、PIMPL 技法

来看下面的示例：

 C++ Code 

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// file y.h #include "x.h" class Y {     void Fun();     X x_; }; // file y.cpp #include "y.h" void Y::Fun {     return x_.Fun(); } // file main.cpp #include “y.h” int main(void) {     Y y;     y.Fun(); }

上面程序存在的问题是：

1、引入更多的头文件，降低编译速度

2、在编译期如果X的大小改变了，y.cpp 和 main.cpp 都得重新编译；在运行期，如果X有子类，也不能使用多态虚函数。

3、假设y.cpp 编译成动态库给main.cpp 使用，当X的大小变化，动态库需要重新编译，此时main.cpp 因为有定义对象y ，故也需要

重新编译。

下面介绍一种PIMPL 技法，有人也把它当作一种设计模式：

PIMPL（private implementation或pointer to implementation）也称为handle/body idiom

PIMPL背后的思想是把客户与所有关于类的私有部分的知识隔离开。避免其它类知道其内部结构

降低编译依赖、提高重编译速度

接口和实现分离

降低模块的耦合度

编译期

运行期

提高了接口的稳定程度

对于库的使用，方法不用改变

对于库的编译，动态库的变更，客户程序不用重新编译

修改后的程序：

 C++ Code 

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// file y.h class X; class Y {     Y();     ~Y();     void Fun();     X *px_; }; // file y.cpp #include "x.h" Y::Y() : px_( new X ) {} Y::~Y() {     delete px_;     px_ = 0; } void Y::Fun() {     return px_->Fun(); } //  file main.cpp #include "y.h" int main(void) {     Y y;     y.Fun(); }

即Y 内部成员是X* 指针，在32位系统上，指针大小固定为4个字节，即使X大小改变，也不影响Y。如果X 有子类，通过基类指针px_ 

还可以实现虚函数多态。

参考：

C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范