C++ 类

关于C++中的类的学习笔记

参考书目：visual c++ 入门经典 第七版 Ivor Horton著 第七、八章

7.自定义数据类型

7.1 结构

特点：结构中的数据类型可以是除了所定义的结构类型以外的任何类型。

例子：

//Ex7_01.cpp 
//Exercising structures in the yard
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
//结构定义
struct Rectangle
{
    int left;
    int top;

    int right;
    int bottom;
};
long area(const Rectangle & aRect)//这里的&有什么作用
{
    //aRect.bottom = 90;//const 类型不能改变值，会报错
    return (aRect.right - aRect.left)*(aRect.bottom - aRect.top);
}
long area1( Rectangle & aRect)//这里去掉const 就可以改变主函数中的变量值了，说明&是对变量的直接引用而不再重新开辟空间
{
    aRect.bottom = 90;
    return (aRect.right - aRect.left)*(aRect.bottom - aRect.top);
}
long area2(Rectangle y)//把&去掉之后 ，尽管可以改变计算结果但是不能改变主函数中的变量值，说明这里重新复制了一个值
{
    y.bottom = 70;
    return (y.right - y.left)*(y.bottom - y.top);
}
int main()
{
    Rectangle yard{ 0, 0, 100, 120 };//结构的初始化
    Rectangle * pRect{&yard};//指向结构体的指针
    cout << "the right of the yard is :" << pRect->right << endl;//指针对结构体成员的引用

    cout << "At the begining ,the bottom of yard is :" << yard.bottom<<endl;

    cout << "the area of yard is :" << endl;
    cout << area(yard)<< endl;

    cout << "the area1 of yard is :" << endl;
    cout << area1(yard) << endl;
    cout << "when we remove the 'const',the bottom of yard is :" << yard.bottom << endl;

    cout << "the area2 of yard is :" << endl;
    cout << area2(yard) << endl;
    cout << "when we remove the '&',the bottom of yard is :" << yard.bottom << endl;

    return 0;
}

7.2类

类是用户定义的数据类型，其包含的元素可以是基本数据类型或者其他用户定义的变量，以及函数。

类的实例叫做对象。

对象在定义中隐式地包含数据和操作数据的函数，这种思想称作封装。

类构造函数，是类的特殊函数，在创建新的类对象时调用它。

例子：

//定义类及其成员函数
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
class CBox
{
public:
    double m_Length{ 1.0 };//这个初始化过程也可以放在构造函数列表中
    double m_Width{ 1.0 };
    double m_Height{ 1.0 };
    //构造函数的定义
    CBox()//名字必须一样，可以有多个对应多种不同的初始化方式
    {
        cout << "default constructor called" << endl;
    }    //这个就代表了使用默认初值，如果这里不进行一个空的定义，在主函数中写CBox box1;会报错
    CBox(double lv, double wv, double hv)
    {
        cout << "constructor called" << endl;
        m_Length = lv;
        m_Width = wv;
        m_Height = hv;
    }
    
    double volume();

};
double CBox::volume()//在类的外部定义成员函数
{
    return m_Length*m_Height*m_Width;
}
int main()
{
    CBox box1;
    double boxvolume{ box1.volume() };
    cout << "DEFAULT box1 volume is : " << boxvolume << endl;

    //对类的public成员进行重新定义
    box1.m_Height = 18.0;
    box1.m_Length = 2.0;
    cout << "the new box1 volume is : " << box1.volume() << endl;

    CBox box2{ 20.0, 80.0, 1};
    cout << "the new box2 volume is : " << box2.volume() << endl;
    return 0;

}

对于类的构造函数也可以定义成下面的形式

class CBox
{
public:
    double m_Length;
    double m_Width;
    double m_Height;
    //构造函数的另外一种写法，可以简洁的表示上面的过程,效果是一样的
    CBox(double lv = 1.0, double wv = 1.0, double hv = 1.0) :
        m_Length{ lv }, m_Width{ wv }, m_Height{ hv }
    {
        cout << "constructor called " << endl;
    }
    double volume();
};

类的析构函数，用来销毁不再需要或者超出其作用域的对象。如果类成员占用的空间是构造函数中动态分配的，就必须自定义析构函数。

例子：

//验证析构函数的作用
//#include <iostream>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

class CBox
{
public:
    //析构函数
    ~CBox()
    {
        cout << "Destructor called" << endl;
    }
    
    //构造函数
    explicit CBox(double lv = 1.0, double wv = 1.0, double hv = 1.0) :
        m_Length{ lv }, m_Width{ wv }, m_Height{ hv }
    {
        cout << "constructor called " << endl;
    }
    double volume() const;
    bool compare(const    CBox* pBox) const;
private:
    double m_Length;
    double m_Width;
    double m_Height;

};
bool CBox::compare(const    CBox* pBox) const
{
    if (!pBox)
    {
        return false;
    }
    return this->volume() > pBox->volume();
}
double CBox::volume() const//在类的外部定义成员函数
{
    return m_Length*m_Height*m_Width;
}
int main()
{
    CBox cigar{ 8, 5.0, 1 };
    CBox match{ 2.2, 1.1, 0.5 };
    CBox * pB1{ &cigar };
    CBox * pB2{ &match };

    cout << "volume of cigar is " << pB1->volume() << endl;
    cout << "volume of match is " << pB2->volume() << endl;
    cout << "return of the compare() is " << pB1->compare(pB2) << endl;

    return 0;
}

类模板，类模板本身不是类，而只是编译器用来生成类代码的一种方法。通过指定<T>中T的类型来确定希望生成的类。

//熟悉类模板的使用
#include <iostream>
#include <utility>    //
#include <algorithm>//MAX MIN

using std::cout;
using std::endl;
using namespace std::rel_ops;//这个玩意儿就在utility中

class CBox
{
public:

    ~CBox()
    {
        //cout << "destructor called" << endl;
    }
    explicit CBox(double lv = 1.0, double wv = 1.0, double hv = 1.0) :
        m_Length{ lv }, m_Width{ wv }, m_Height{ hv }
    {
        cout << "constructor called " << endl;
    
        if (m_Height > m_Length)
        {
            std::swap(m_Height, m_Length);
            std::swap(m_Width, m_Height);
        }
        else if (m_Height > m_Width)
        {
            std::swap(m_Height, m_Width);
        }
    }
        double volume() const
        {
            return m_Length*m_Height*m_Width;
        }

        //运算符重载
        bool operator<(const CBox& aBox) const
        {
            return this->volume() < aBox.volume();
        }
        bool operator<(const double value) const
        {
            return this->volume() < value;
        }
        bool operator>(const CBox& aBox) const
        {
            return this->volume() > aBox.volume();
        }
        bool operator>(const double value) const
        {
            return this->volume() > value;
        }
        bool operator==(const CBox& aBox) const
        {
            return this->volume() == aBox.volume();
        }
        CBox operator+(const CBox& aBox) const
        {
            return CBox(std::max(m_Length, aBox.m_Length), std::max(m_Width, aBox.m_Width), m_Height + aBox.m_Height);
        }
        void showBox() const
        {
            cout << m_Length << "" << m_Width << "" << m_Height << endl;
        }
    
private:
    double m_Length;
    double m_Width;
    double m_Height;

};

//CSamples class template definition，用来存储CBox样本的
template <typename T> class CSamples
{
public:
    CSamples(const T values[], int count);
    CSamples(const T& value);
    CSamples(T&& value);//两个&代表rvalue 引用
    CSamples() = default;

    bool add(const T & value);
    bool add(T&& value);
    T max() const;
private:
    static const size_t maxSamples{ 100 };
    T m_Values[maxSamples];
    int m_Next{};
};
//在类模板外部定义其函数
template <typename T> CSamples <T>::CSamples(const T values[], int count)
{
    m_Next = count < maxSamples ? count : maxSamples;
    for (int i{}; i < m_Next; i++)
    {
        m_Values[i] = values[i];
    }
}
template <typename T> CSamples <T>::CSamples(const T& value)
{
    m_Next = 1;
    m_Values[0] = value;
}
template <typename T> CSamples <T>::CSamples( T && value)
{
    cout << "move constructor" << endl;
    m_Next = 1;
    m_Values[0] = std::move(value);
}
template <typename T> bool CSamples<T>::add(const T& value)
{
    cout << "add." << endl;
    bool OK{ m_Next < maxSamples };
    if (OK)
        m_Values[m_Next++] = value;
    return OK;
}
template <typename T> bool CSamples<T>::add( T&& value)
{
    cout << "add move" << endl;
    bool OK{ m_Next < maxSamples };
    if (OK)
        m_Values[m_Next++] =std::move(value);
    return OK;
}
template <typename T> T CSamples<T>::max() const
{
    T themax{ m_Values[0] };
    for (int i{ 1 }; i < m_Next; i++)
    {
        if (themax < m_Values[i])
        {
            themax = m_Values[i];
        }
    }
    return themax;
}
int main()
{
    CBox boxes[]{
        CBox{ 8.0, 5.0, 2.0 },
            CBox{ 5, 4, 6 },
            CBox{4,3,3}
    };
    CSamples<CBox> myBoxes{ boxes, _countof(boxes) };//创建CBox类型的类
    CBox maxBox{ myBoxes.max() };
    cout << "the biggest box has a volume of " << maxBox.volume() << endl;
    //加入新的对象
    CSamples<CBox> moreBoxes{ CBox{ 8, 5, 2 } };
    moreBoxes.add(CBox{ 5, 8, 6 });
    moreBoxes.add(CBox{ 4, 3, 3 });
    cout << "the bigest box has a volume of " << moreBoxes.max().volume() << endl;

    return 0;
}