关于类和对象的进一步讨论

1C+程序设计基础程序设计基础东软IT人才实训中心Copyright 2009-2010 By Neusoft Group.All rights reserved2总总 目目 录录内容总计：48学时第1章 C+的初步知识1 第2章 数据类型与表达式1第3章 程序设计初步3第4章 函数与预处理2第5章 数组2第6章 指针4第7章 自定义数据类型3第8章 类和对象6第9章 关于类和对象的进一步讨论4第10章 运算符重载4第11章 继承与派生5第12章 多态性与虚函数4第13章 输入输出流5第14章 C+工具43第第9章章 关于类和对象的进一步讨论关于类和对象的进一步讨论本章主要在向学员介绍：本章主要在向学员介绍：1 构造函数2 析构函数3 调用构造函数和析构函数的顺序4 对象数组5 对象指针6 共用数据的保护7 对象的动态建立和释放8 对象的赋值和复制9 静态成员10 友元11 类模板时间：时间：6 学时学时教学方法：教学方法：PPT+练习练习 49.1 构造函数构造函数9.1.1 对象的初始化9.1.2 构造函数的作用9.1.3 带参数的构造函数9.1.4 用参数初始化表初始化成员9.1.5 构造函数的重载9.1.6 使用默认参数的构造函数59.1.1 对象的初始化对象的初始化在建立一个对象时，常常需要作某些初始化的工作，例如对数据成员赋初值。如果一个数据成员未被赋值，则它的值是不可预知的，因为在系统为它分配内存时，保留了这些存储单元的原状，这就成为了这些数据成员的初始值。这种状况显然是与人们的要求不相符的，对象是一个实体，它从沉丝凸凼挛锏氖粜(例如时钟的时、分、秒的值)，是应该有确定的值的。注意：类的数据成员是不能在声明类时初始化的。69.1.1 对象的初始化对象的初始化(续续)如果一个类中所有的成员都是公用的，则可以在定义对象时对数据成员进行初始化。如class Timepublic:/声明为公用成员 hour;minute;sec;Time t1=14,56,30;/将t1初始化为14:56:30这种情况和结构体变量的初始化是差不多的，在一个花括号内顺序列出各公用数据成员的值，两个值之间用逗号分隔。但是，如果数据成员是私有的，或者类中有private或protected的成员，就不能用这种方法初始化。79.1.1 对象的初始化对象的初始化(续续)在第8章的几个例子中，是用成员函数来对对象中的数据成员赋初值的(例如例8.3中的set_time函数)。从例8.3中可以看到，用户在主函数中调用set_time函数来为数据成员赋值。如果对一个类定义了多个对象，而且类中的数据成员比较多，那么，程序就显得非常臃肿烦琐。89.1.2 构造函数的作用构造函数的作用为了解决这个问题，C+提供了构造函数(constructor)来处理对象的初始化。构造函数是一种特殊的成员函数，与其他成员函数不同，不需要用户来调用它，而是在建立对象时自动执行。构造函数的名字必须与类名同名，而不能由用户任意命名，以便编译系统能识别它并把它作为构造函数处理。它不具有任何类型，不返回任何值。构造函数的功能是由用户定义的，用户根据初始化的要求设计函数体和函数参数。99.1.2 构造函数的作用构造函数的作用(续续)例9.1 在例8.3基础上定义构造成员函数。#include using namespace std;class Timepublic:Time()/定义构造成员函数，函数名与类名相同 hour=0;/利用构造函数对对象中的数据成员赋初值 minute=0;sec=0;109.1.2 构造函数的作用构造函数的作用(续续)void set_time();/函数声明 void show_time();/函数声明private:int hour;/私有数据成员 int minute;int sec;void Time:set_time()/定义成员函数，向数据成员赋值 cinhour;cinminute;cinsec;119.1.2 构造函数的作用构造函数的作用(续续)void Time:show_time()/定义成员函数，输出数据成员的值 couthour:minute:secendl;int main()Time t1;/建立对象t1，同时调用构造函数t1.Time()t1.set_time();/对t1的数据成员赋值 t1.show_time();/显示t1的数据成员的值 Time t2;/建立对象t2，同时调用构造函数t2.Time()t2.show_time();/显示t2的数据成员的值 return 0;129.1.2 构造函数的作用构造函数的作用(续续)程序运行的情况为：10 25 54 (从键盘输入新值赋给t1的数据成员)10:25:54 (输出t1的时、分、秒值)0:0:0 (输出t2的时、分、秒值)上面是在类内定义构造函数的，也可以只在类内对构造函数进行声明而在类外定义构造函数。将程序中的第47行改为下面一行：Time();/对构造函数进行声明在类外定义构造函数：Time:Time()/在类外定义构造成员函数，要加上类名Time和域限定符“:”hour=0;minute=0;sec=0;139.1.2 构造函数的作用构造函数的作用(续续)有关构造函数的使用，有以下说明：(1)在类对象进入其作用域时调用构造函数。(2)构造函数没有返回值，因此也不需要在定义构造函数时声明类型，这是它和一般函数的一个重要的不同之点。(3)构造函数不需用户调用，也不能被用户调用。(4)在构造函数的函数体中不仅可以对数据成员赋初值，而且可以包含其他语句。但是一般不提倡在构造函数中加入与初始化无关的内容，以保持程序的清晰。(5)如果用户自己没有定义构造函数，则C+系统会自动生成一个构造函数，只是这个构造函数的函数体是空的，也没有参数，不执行初始化操作。149.1.3 带参数的构造函数带参数的构造函数在例9.1中构造函数不带参数，在函数体中对数据成员赋初值。这种方式使该类的每一个对象都得到同一组初值(例如例9.1中各数据成员的初值均为0)。但是有时用户希望对不同的对象赋予不同的初值。可以采用带参数的构造函数，在调用不同对象的构造函数时，从外面将不同的数据传递给构造函数，以实现不同的初始化。构造函数首部的一般格式为构造函数名(类型 1 形参1，类型2 形参2，)前面已说明：用户是不能调用构造函数的，因此无法采用常规的调用函数的方法给出实参。实参是在定义对象时给出的。定义对象的一般格式为 类名 对象名(实参1，实参2，);159.1.3 带参数的构造函数带参数的构造函数(续续)例9.2 有两个长方柱，其长、宽、高分别为：(1)12,20,25；(2)10,14,20。求它们的体积。编一个基于对象的程序，在类中用带参数的构造函数。#include using namespace std;class Boxpublic:Box(int,int,int);/声明带参数的构造函数 int volume();/声明计算体积的函数private:int height;169.1.3 带参数的构造函数带参数的构造函数(续续)int width;int length;Box:Box(int h,int w,int len)/在类外定义带参数的构造函数 height=h;width=w;length=len;int Box:volume()/定义计算体积的函数return(height*width*length);int main()/建立对象box1，并指定box1长、宽、高的值 Box box1(12,25,30);179.1.3 带参数的构造函数带参数的构造函数(续续)coutThe volume of box1 is box1.volume()endl;/建立对象box2，并指定box2长、宽、高的值 Box box2(15,30,21);coutThe volume of box2 is box2.volume()endl;return 0;程序运行结果如下：The volume of box1 is 9000The volume of box2 is 9450可以知道：(1)带参数的构造函数中的形参，其对应的实参在定义对象时给定。(2)用这种方法可以方便地实现对不同的对象进行不同的初始化。189.1.4 用参数初始化表初始化成员用参数初始化表初始化成员在9.1.3节中介绍的是在构造函数的函数体内通过赋值语句对数据成员实现初始化。C+还提供另一种初始化数据成员的方法参数初始化表来实现对数据成员的初始化。这种方法不在函数体内对数据成员初始化，而是在函数首部实现。例如例9.2中定义构造函数可以改用以下形式：Box:Box(int h,int w,int len):height(h)，width(w)，length(len)这种写法方便、简练，尤其当需要初始化的数据成员较多时更显其优越性。甚至可以直接在类体中(而不是在类外)定义构造函数。199.1.5 构造函数的重载构造函数的重载在一个类中可以定义多个构造函数，以便对类对象提供不同的初始化的方法，供用户选用。这些构造函数具有相同的名字，而参数的个数或参数的类型不相同。这称为构造函数的重载。在第4章第4.6节中所介绍的函数重载的知识也适用于构造函数。通过下面的例子可以了解怎样应用构造函数的重载。209.1.5 构造函数的重载构造函数的重载(续续)例9.3 在例9.2的基础上，定义两个构造函数，其中一个无参数，一个有参数。#include using namespace std;class Boxpublic:Box();/声明一个无参的构造函数 Box(int h,int w,int len):height(h),width(w),length(len)/声明一个有参的构造函数，用参数的初始化表对数据成员初始化 int volume();private:int height;219.1.5 构造函数的重载构造函数的重载(续续)int width;int length;Box:Box()/定义一个无参的构造函数 height=10;width=10;length=10;int Box:volume()return(height*width*length);int main()Box box1;/建立对象box1,不指定实参229.1.5 构造函数的重载构造函数的重载(续续)coutThe volume of box1 is box1.volume()endl;Box box2(15,30,25);/建立对象box2,指定3个实参 coutThe volume of box2 is box2.volume()endl;return 0;在本程序中定义了两个重载的构造函数，其实还可以定义其他重载构造函数，其原型声明可以为Box:Box(int h)；/有1个参数的构造函数Box:Box(int h,int w)；/有两个参数的构造函数在建立对象时分别给定1个参数和2个参数。239.1.5 构造函数的重载构造函数的重载(续续)说明：(1)调用构造函数时不必给出实参的构造函数，称为默认构造函数(default constructor)。显然，无参的构造函数属于默认构造函数。一个类只能有一个默认构造函数。(2)如果在建立对象时选用的是无参构造函数，应注意正确书写定义对象的语句。(3)尽管在一个类中可以包含多个构造函数，但是对于每一个对象来说，建立对象时只执行其中一个构造函数，并非每个构造函数都被执行。249.1.6 使用默认参数的构造函数使用默认参数的构造函数构造函数中参数的值既可以通过实参传递，也可以指定为某些默认值，即如果用户不指定实参值，编译系统就使形参取默认值。在第4章第4.8节中介绍过在函数中可以使用有默认值的参数。在构造函数中也可以采用这样的方法来实现初始化。例9.3的问题也可以使用包含默认参数的构造函数来处理。例9.4 将例9.3程序中的构造函数改用含默认值的参数，长、宽、高的默认值均为10。在例9.3程序的基础上改写如下：#include using namespace std;class Boxpublic:/在声明构造函数时指定默认参数 Box(int h=10,int w=10,int len=10);259.1.6 使用默认参数的构造函数使用默认参数的构造函数(续续)int volume();private:int height;int width;int length;Box:Box(int h,int w,int len)/在定义函数时可以不指定默认参数 height=h;width=w;length=len;int Box:volume()return(height*width*length);269.1.6 使用默认参数的构造函数使用默认参数的构造函数(续续)int main()Box box1;/没有给实参 coutThe volume of box1 is box1.volume()endl;Box box2(15);/只给定一个实参 coutThe volume of box2 is box2.volume()endl;Box box3(15,30);/只给定2个实参 coutThe volume of box3 is box3.volume()endl;Box box4(15,30,20);/给定3个实参 coutThe volume of box4 is box4.volume()endl;return 0;279.1.6 使用默认参数的构造函数使用默认参数的构造函数(续续)程序运行结果为The volume of box1 is 1000The volume of box2 is 1500The volume of box3 is 4500The volume of box4 is 9000程序中对构造函数的定义(第1216行)也可以改写成参数初始化表的形式：Box:Box(int h,int w,int len):height(h),width(w),length(len)可以看到：在构造函数中使用默认参数是方便而有效的，它提供了建立对象时的多种选择，它的作用相当于好几个重载的构造函数。它的好处是：即使在调用构造函数时没有提供实参值，不仅不会出错，而且还确保按照默认的参数值对对象进行初始化。尤其在希望对289.1.6 使用默认参数的构造函数使用默认参数的构造函数(续续)每一个对象都有同样的初始化状况时用这种方法更为方便。说明：(1)应该在声明构造函数时指定默认值，而不能只在定义构造函数时指定默认值。(2)程序第5行在声明构造函数时，形参名可以省略。(3)如果构造函数的全部参数都指定了默认值，则在定义对象时可以给一个或几个实参，也可以不给出实参。(4)在一个类中定义了全部是默认参数的构造函数后，不能再定义重载构造函数。299.2 析构函数析构函数析构函数(destructor)也是一个特殊的成员函数，它的作用与构造函数相反，它的名字是类名的前面加一个“”符号。在C+中“”是位取反运算符，从这点也可以想到：析构函数是与构造函数作用相反的函数。当对象的生命期结束时，会自动执行析构函数。具体地说如果出现以下几种情况，程序就会执行析构函数：如果在一个函数中定义了一个对象(它是自动局部对象)，当这个函数被调用结束时，对象应该释放，在对象释放前自动执行析构函数。309.2 析构函数析构函数(续续)static局部对象在函数调用结束时对象并不释放，因此也不调用析构函数，只在main函数结束或调用exit函数结束程序时，才调用static局部对象的析构函数。如果定义了一个全局对象，则在程序的流程离开其作用域时(如main函数结束或调用exit函数)时，调用该全局对象的析构函数。如果用new运算符动态地建立了一个对象，当用delete运算符释放该对象时，先调用该对象的析构函数。析构函数的作用并不是删除对象，而是在撤销对象占用的内存之前完成一些清理工作，使这部分内存可以被程序分配给新对象使用。程序设计者事先设计好析构函数，以完成所需的功能，只要对象的生命期结束，程序就自动执行析构函数来完成这些工作。319.2 析构函数析构函数(续续)析构函数不返回任何值，没有函数类型，也没有函数参数。因此它不能被重载。一个类可以有多个构造函数，但只能有一个析构函数。实际上，析构函数的作用并不仅限于释放资源方面，它还可以被用来执行“用户希望在最后一次使用对象之后所执行的任何操作”，例如输出有关的信息。这里说的用户是指类的设计者，因为，析构函数是在声明类的时候定义的。也就是说，析构函数可以完成类的设计者所指定的任何操作。一般情况下，类的设计者应当在声明类的同时定义析构函数，以指定如何完成“清理”的工作。如果用户没有定义析构函数，C+编译系统会自动生成一个析构函数，但它只是徒有析构函数的名称和形式，实际上什么操作都不进行。想让析构函数完成任何工作，都必须在定义的析构函数中指定。329.2 析构函数析构函数(续续)例9.5 包含构造函数和析构函数的C+程序。#include#includeusing namespace std;class Student /声明Student类public:student(int n,string nam,char s)/定义构造函数 num=n;name=nam;sex=s;coutConstructor called.endl;/输出有关信息 339.2 析构函数析构函数(续续)Student()/定义析构函数 coutDestructor called.endl;/输出有关信息 void display()/定义成员函数 coutnum:numendl;coutname:nameendl;coutsex:sexendlendl;private:int num;char name10;char sex;349.2 析构函数析构函数(续续)int main()Student stud1(10010,Wang_li,f);/建立对象stud1 stud1.display();/输出学生1的数据 Student stud2(10011,Zhang_fun,m);/定义对象stud2 stud2.display();/输出学生2的数据 return 0;程序运行结果如下：Constructor called.(执行stud1的构造函数)num:10010 (执行stud1的display函数)name:Wang_lisex:f359.2 析构函数析构函数(续续)Constructor called.(执行stud2的构造函数)num:10011 (执行stud2的display函数)name:Zhang_funsex:mDestructor called.(执行stud2的析构函数)Destructor called.(执行stud1的析构函数)369.3 调用构造函数和析构函数顺序调用构造函数和析构函数顺序在使用构造函数和析构函数时，需要特别注意对它们的调用时间和调用顺序。在一般情况下，调用析构函数的次序正好与调用构造函数的次序相反：最先被调用的构造函数，其对应的(同一对象中的)析构函数最后被调用，而最后被调用的构造函数，其对应的析构函数最先被调用。如图9.1示意。379.3 调用构造函数和析构函数顺序调用构造函数和析构函数顺序(续续)图9.1389.3 调用构造函数和析构函数顺序调用构造函数和析构函数顺序(续续)但是，并不是在任何情况下都是按这一原则处理的。在第4章第4.11和4.12节中曾介绍过作用域和存储类别的概念，这些概念对于对象也是适用的。对象可以在不同的作用域中定义，可以有不同的存储类别。这些会影响调用构造函数和析构函数的时机。下面归纳一下什么时候调用构造函数和析构函数：(1)在全局范围中定义的对象(即在所有函数之外定义的对象)，它的构造函数在文件中的所有函数(包括main函数)执行之前调用。但如果一个程序中有多个文件，而不同的文件中都定义了全局对象，则这些对象的构造函数的执行顺序是不确定的。当main函数执行完毕或调用exit函数时(此时程序终止)，调用析构函数。399.3 调用构造函数和析构函数顺序调用构造函数和析构函数顺序(续续)(2)如果定义的是局部自动对象(例如在函数中定义对象)，则在建立对象时调用其构造函数。如果函数被多次调用，则在每次建立对象时都要调用构造函数。在函数调用结束、对象释放时先调用析构函数。(3)如果在函数中定义静态(static)局部对象，则只在程序第一次调用此函数建立对象时调用构造函数一次，在调用结束时对象并不释放，因此也不调用析构函数，只在main函数结束或调用exit函数结束程序时，才调用析构函数。构造函数和析构函数在面向对象的程序设计中是相当重要的。以上介绍了最基本的、使用最多的普通构造函数，在本章第9.8节中将会介绍复制构造函数，在第10章第10.7节中还要介绍转换构造函数。409.4 对象数组对象数组数组不仅可以由简单变量组成(例如整型数组的每一个元素都是整型变量)，也可以由对象组成(对象数组的每一个元素都是同类的对象)。在日常生活中，有许多实体的属性是共同的，只是属性的具体内容不同。例如一个班有50个学生，每个学生的属性包括姓名、性别、年龄、成绩等。如果为每一个学生建立一个对象，需要分别取50个对象名。用程序处理很不方便。这时可以定义一个“学生类”对象数组，每一个数组元素是一个“学生类”对象。例如 Student stud50;/假设已声明了Student类，定义stud数组，有50个元素419.4 对象数组对象数组(续续)在建立数组时，同样要调用构造函数。如果有50个元素，需要调用50次构造函数。在需要时可以在定义数组时提供实参以实现初始化。如果构造函数只有一个参数，在定义数组时可以直接在等号后面的花括号内提供实参。如/合法，3个实参分别传递给3个数组元素的构造函数Student stud3=60,70,78;如果构造函数有多个参数，则不能用在定义数组时直接提供所有实参的方法，因为一个数组有多个元素，对每个元素要提供多个实参，如果再考虑到构造函数有默认参数的情况，很容易造成实参与形参的对应关系不清晰，出现歧义性。例如，类Student的构造函数有多个参数，且为默认参数：/定义构造函数，有多个参数，且为默认参数Student:Student(int=1001,int=18,int=60);429.4 对象数组对象数组(续续)如果定义对象数组的语句为Student stud3=1005,60,70;在程序中最好不要采用这种容易引起歧义性的方法。编译系统只为每个对象元素的构造函数传递一个实参，所以在定义数组时提供的实参个数不能超过数组元素个数，如/不合法，实参个数超过对象数组元素个数Student stud3=60,70,78,45;那么，如果构造函数有多个参数，在定义对象数组时应当怎样实现初始化呢？回答是：在花括号中分别写出构造函数并指定实参。如果构造函数有3个参数，分别代表学号、年龄、成绩。则可以这样定义对象数组：Student Stud3=/定义对象数组/调用第1个元素的构造函数，为它提供3个实参Student(1001,18,87),439.4 对象数组对象数组(续续)/调用第2个元素的构造函数，为它提供3个实参Student(1002,19,76),/调用第3个元素的构造函数，为它提供3个实参Student(1003,18,72);在建立对象数组时，分别调用构造函数，对每个元素初始化。每一个元素的实参分别用括号包起来，对应构造函数的一组形参，不会混淆。例9.6 对象数组的使用方法。#include using namespace std;class Box449.4 对象数组对象数组(续续)public:Box(int h=10,int w=12,int len=15):height(h),width(w),length(len)/声明有默认参数的构造函数，用参数初始化表对数据成员初始化 int volume();private:int height;int width;int length;int Box:volume()return(height*width*length);459.4 对象数组对象数组(续续)int main()Box a3=/定义对象数组 Box(10,12,15),/调用构造函数Box，提供第1个元素的实参 Box(15,18,20),/调用构造函数Box，提供第2个元素的实参 Box(16,20,26)/调用构造函数Box，提供第3个元素的实参 ;/调用a0的volume函数 coutvolume of a0 is a0.volume()endl;/调用a1 的volume函数 coutvolume of a1 is a1.volume()endl;/调用a2 的volume函数 coutvolume of a2 is a2.volume()endl;469.4 对象数组对象数组(续续)运行结果如下：volume of a0 is 1800volume of a1 is 5400volume of a2 is 8320479.5 对象指针对象指针9.5.1 指向对象的指针9.5.2 指向对象成员的指针9.5.3 this 指针489.5.1 指向对象的指针指向对象的指针在建立对象时，编译系统会为每一个对象分配一定的存储空间，以存放其成员。对象空间的起始地址就是对象的指针。可以定义一个指针变量，用来存放对象的指针。如果有一个类：class Timepublic:int hour;int minute;int sec;void get_time();499.5.1 指向对象的指针指向对象的指针(续续)void Time:get_time()couthour:minute:sechour/调用pt所指向的对象中的get_time函数，即t1.get_time(*pt).get_time()/调用pt所指向的对象中的get_time函数，即t1.get_timept-get_time()519.5.2 指向对象成员的指针指向对象成员的指针对象有地址，存放对象初始地址的指针变量就是指向对象的指针变量。对象中的成员也有地址，存放对象成员地址的指针变量就是指向对象成员的指针变量。529.5.2 指向对象成员的指针指向对象成员的指针(续续)1.指向对象数据成员的指针定义指向对象数据成员的指针变量的方法和定义指向普通变量的指针变量方法相同。例如int*p1;/定义指向整型数据的指针变量定义指向对象数据成员的指针变量的一般形式为数据类型名*指针变量名；如果Time类的数据成员hour为公用的整型数据，则可以在类外通过指向对象数据成员的指针变量访问对象数据成员hour。/将对象t1的数据成员hour的地址赋给p1，p1指向t1.hourp1=&t1.hour;cout*p1endl;/输出t1.hour的值539.5.2 指向对象成员的指针指向对象成员的指针(续续)2.指向对象成员函数的指针需要提醒读者注意：定义指向对象成员函数的指针变量的方法和定义指向普通函数的指针变量方法有所不同。成员函数与普通函数有一个最根本的区别：它是类中的一个成员。编译系统要求在上面的赋值语句中，指针变量的类型必须与赋值号右侧函数的类型相匹配，要求在以下3方面都要匹配：函数参数的类型和参数个数；函数返回值的类型；所属的类。定义指向成员函数的指针变量应该采用下面的形式：/定义p2为指向Time类中公用成员函数的指针变量void(Time:*p2)();549.5.2 指向对象成员的指针指向对象成员的指针(续续)定义指向公用成员函数的指针变量的一般形式为 数据类型名(类名:*指针变量名)(参数表列)；可以让它指向一个公用成员函数，只需把公用成员函数的入口地址赋给一个指向公用成员函数的指针变量即可。如 p2=&Time:get_time;使指针变量指向一个公用成员函数的一般形式为 指针变量名=&类名:成员函数名;例9.7 有关对象指针的使用方法。#include using namespace std;class Time559.5.2 指向对象成员的指针指向对象成员的指针(续续)public:Time(int,int,int);int hour;int minute;int sec;void get_time();/声明公有成员函数;void Time:get_time()/定义公有成员函数couthour:minute:secendl;int main()569.5.2 指向对象成员的指针指向对象成员的指针(续续)Time t1(10,13,56);/定义Time类对象t1 /定义指向整型数据的指针变量p1，并使p1指向t1.hour int*p1=&t1.hour;cout*p1get_time();/调用p2所指向对象(即t1)的get_time函数 void(Time:*p3)();/定义指向Time类公用成员函数的指针变量p3 p3=&Time:get_time;/使p3指向Time类公用成员函数get_time (t1.*p3)();/调用对象t1中p3所指的成员函数(即t1.get_time()579.5.2 指向对象成员的指针指向对象成员的指针(续续)程序运行结果为10 (main函数第4行的输出)10:13:56 (main函数第5行的输出)10:13:56 (main函数第7行的输出)10:13:56 (main函数第10行的输出)可以看到为了输出t1中hour,minute和sec的值，可以采用3种不同的方法。说明：(1)从main函数第9行可以看出：成员函数的入口地址的正确写法是：&类名:成员函数名。(2)main函数第8、9两行可以合写为一行：/定义指针变量时指定其指向void(Time:*p3)()=&Time:get_time;589.5.3 this 指针指针在第8章中曾经提到过：每个对象中的数据成员都分别占有存储空间，如果对同一个类定义了n个对象，则有n组同样大小的空间以存放n个对象中的数据成员。但是，不同对象都调用同一个函数代码段。那么，当不同对象的成员函数引用数据成员时，怎么能保证引用的是所指定的对象的数据成员呢？假如，对于例9.6程序中定义的Box类，定义了3个同类对象a,b,c。如果有a.volume()，应该是引用对象a中的height，width和length，计算出长方体a的体积。如果有b.volume()，应该是引用对象b中的height，width和length，计算出长方体b的体积。而现在都用同一个函数段，系统怎样使它分别引用a或b中的数据成员呢？599.5.3 this 指针指针(续续)在每一个成员函数中都包含一个特殊的指针，这个指针的名字是固定的，称为this。它是指向本类对象的指针，它的值是当前被调用的成员函数所在的对象的起始地址。例如，当调用成员函数a.volume时，编译系统就把对象a的起始地址赋给this指针，于是在成员函数引用数据成员时，就按照this的指向找到对象a的数据成员。例如volume函数要计算height*width*length的值，实际上是执行：(this-height)*(this-width)*(this-length)由于当前this指向a，因此相当于执行：(a.height)*(a.width)*(a.length)这就计算出长方体a的体积。同样如果有b.volume()，编译系统就把对象b的起始地址赋给成员函数volume的this指针，显然计算出来的是长方体b的体积。609.5.3 this 指针指针(续续)this指针是隐式使用的，它是作为参数被传递给成员函数的。本来，成员函数volume的定义如下：int Box:volume()return(height*width*length);C+把它处理为int Box:volume(Box*this)return(this-height*this-width*this-length);即在成员函数的形参表列中增加一个this指针。在调用该成员函数时，实际上是用以下方式调用的：a.volume(&a);将对象a的地址传给形参this指针。然后按this的指向去引用其他成员。619.5.3 this 指针指针(续续)需要说明：这些都是编译系统自动实现的，编程序者不必人为地在形参中增加this指针，也不必将对象a的地址传给this指针。在需要时也可以显式地使用this指针。例如在Box类的volume函数中，下面两种表示方法都是合法的、相互等价的。return(height*width*length);/隐含使用this指针return(this-height*this-width*this-length);/显式使用this指针 可以用*this表示被调用的成员函数所在的对象，*this就是this所指向的对象，即当前的对象。例如在成员函数a.volume()的函数体中，如果出现*this，它就是本对象a。上面的return语句也可写成 return(*this).height*(*this).width*(*this).length);629.5.3 this 指针指针(续续)注意*this两侧的括号不能省略，不能写成*this.height。所谓“调用对象a的成员函数f”，实际上是在调用成员函数f时使this指针指向对象a，从而访问对象a的成员。在使用“调用对象a的成员函数f”时，应当对它的含义有正确的理解。639.6 共用数据的保护共用数据的保护C+虽然采取了不少有效的措施(如设private保护)以增加数据的安全性，但是有些数据却往往是共享的，人们可以在不同的场合通过不同的途径访问同一个数据对象。有时在无意之中的误操作会改变有关数据的状况，而这是人们所不希望出现的。既要使数据能在一定范围内共享，又要保证它不被任意修改，这时可以使用const，即把有关的数据定义为常量。649.6.1 常对象常对象在定义对象时指定对象为常对象。常对象必须要有初值，如Time const t1(12,34,46);/t1是常对象这样，在所有的场合中，对象t1中的所有成员的值都不能被修改。凡希望保证数据成员不被改变的对象，可以声明为常对象。定义常对象的一般形式为类名 const 对象名(实参表列);也可以把const写在最左面：const 类名 对象名(实参表列);二者等价。659.6.1 常对象常对象(续续)如果一个对象被声明为常对象，则不能调用该对象的非const型的成员函数(除了由系统自动调用的隐式的构造函数和析构函数)。例如，对于例9.7中已定义的Time类，如果有const Time t1(10,15,36);/定义常对象t1t1.get_time();/企图调用常对象t1中的非const型成员函数，非法这是为了防止这些函数会修改常对象中数据成员的值。不能仅依靠编程者的细心来保证程序不出错，编译系统充分考虑到可能出现的情况，对不安全的因素予以拦截。现在，编译系统只检查函数的声明，只要发现调用了常对象的成员函数，而且该函数未被声明为const，就报错，提请编程者注意。引用常对象中的数据成员很简单，只需将该成员函数声明为const即可。如 669.6.1 常对象常对象(续续)void get_time()const;/将函数声明为const这表示get_time是一个const型函数，即常成员函数。常成员函数可以访问常对象中的数据成员，但仍然不允许修改常对象中数据成员的值。有时在编程时有要求，一定要修改常对象中的某个数据成员的值，ANSI C+考虑到实际编程时的需要，对此作了特殊的处理，对该数据成员声明为mutable，如 mutable int count;把count声明为可变的数据成员，这样就可以用声明为const的成员函数来修改它的值。679.6.2 常对象成员常对象成员可以将对象的成员声明为const，包括常数据成员和常成员函数。689.6.2 常对象成员常对象成员(续续)1.常数据成员其作用和用法与一般常变量相似，用关键字const来声明常数据成员。常数据成员的值是不能改变的。有一点要注意：只能通过构造函数的参数初始化表对常数据成员进行初始化。如在类体中定义了常数据成员hour：const int hour;/声明hour为常数据成员不能采用在构造函数中对常数据成员赋初值的方法。在类外定义构造函数，应写成以下形式：/通过参数初始化表对常数据成员hour初始化Time:Time(int h):hour(h)常对象的数据成员都是常数据成员，因此常对象的构造函数只能用参数初始化表对常数据成员进行初始化。699.6.2 常对象成员常对象成员(续续)2.常成员函数 前面已提到：一般的成员函数可以引用本类中的非const数据成员，也可以修改它们。如果将成员函数声明为常成员函数，则只能引用本类中的数据成员，而不能修改它们，例如只用于输出数据等。如 void get_time()const;/注意const的位置在函数名和括号之后const是函数类型的一部分，在声明函数和定义函数时都要有const关键字，在调用时不必加const。常成员函数可以引用const数据成员，也可以引用非const的数据成员。const数据成员可以被const成员函数引用，也可以被非const的成员函数引用。具体情况可以用书中表9.1表示。怎样利用常成员函数呢？709.6.2 常对象成员常对象成员(续续)(1)如果在一个类中，有些数据成员的值允许改变，另一些数据成员的值不允许改变，则可以将一部分数据成员声明为const，以保证其值不被改变，可以用非const的成员函数引用这些数据成员的值，并修改非const数据成员的值。(2)如果要求所有的数据成员的值都不允许改变，则可以将所有的数据成员声明为const，或将对象声明为const(常对象)，然后用const成员函数引用数据成员，这样起到“双保险”的作用，切实保证了数据成员不被修改。719.6.2 常对象成员常对象成员(续续)(3)如果已定义了一个常对象，只能调用其中的const成员函数，而不能调用非const成员函数(不论这些函数是否会修改对象中的数据)。这是为了保证数据的安全。如果需要访问对象中的数据成员，可将常对象中所有成员函数都声明为const成员函数，但应确保在函数中不修改对象中的数据成员。不要误认为常对象中的成员函数都是常成员函数。常对象只保证其数据成员是常数据成员，其值不被修改。如果在常对象中的成员函数未加const声明，编译系统把它作为非const成员函数处理。还有一点要指出：常成员函数不能调用另一个非const成员函数。729.6.3 指向对象的常指针指向对象的常指针将指针变量声明为const型，这样指针值始终保持为其初值，不能改变。如Time t1(10,12,15),t2;/定义对象/const位置在指针变量名前面，规定ptr1的值是常值Time*const ptr1;ptr1=&t1;/ptr1指向对象t1，此后不能再改变指向ptr1=&t2;/错误，ptr1不能改变指向定义指向对象的常指针的一般形式为类名*const 指针变量名；也可以在定义指针变量时使之初始化，如将上面第2,3行合并为Time*const ptr1=&t1;/指定ptr1指向t1739.6.3 指向对象的常指针指向对象的常指针(续续)请注意：指向对象的常指针变量的值不能改变，即始终指向同一个对象，但可以改变其所指向对象(如t1)的值。如果想将一个指针变量固定地与一个对象相联系(即该指针变量始终指向一个对象)，可以将它指定为const型指针变量。往往用常指针作为函数的形参，目的是不允许在函数执行过程中改变指针变量的值，使其始终指向原来的对象。749.6.4 指向常对象的指针变量指向常对象的指针变量为了更容易理解指向常对象的指针变量的概念和使用，首先了解指向常变量的指针变量，然后再进一步研究指向常对象的指针变量。下面定义了一个指向常变量的指针变量ptr：const char*ptr;注意const的位置在最左侧，它与类型名char紧连，表示指针变量ptr指向的char变量是常变量，不能通过ptr来改变其值的。定义指向常变量的指针变量的一般形式为const 类型名*指针变量名；759.6.4 指向常对象的指针变量指向常对象的指针变量(续续)说明：(1)如果一个变量已被声明为常变量，只能用指向常变量的指针变量指向它，而不能用一般的(指向非const型变量的)指针变量去指向它。(2)指向常变量的指针变量除了可以指向常变量外，还可以指向未被声明为const的变量。此时不能通过此指针变量改变该变量的值。如果希望在任何情况下都不能改变c1的值，则应把它定义为const型。(3)如果函数的形参是指向非const型变量的指针，实参只能用指向非const变量的指针，而不能用指向const变量的指针，这样，在执行函数的过程中可以改变形参指针变量所指向的变量(也就是实参指针所指向的变量)的值。769.6.4 指向常对象的指针变量指向常对象的指针变量(续续)如果函数的形参是指向const型变量的指针，在执行函数过程中显然不能改变指针变量所指向的变量的值，因此允许实参是指向const变量的指针，或指向非const变量的指针。使用形参和实参的对应关系见书中表9.2。以上的对应关系与在(2)中所介绍的指针变量和其所指向的变量的关系是一致的：指向常变量的指针变量可以指向const和非const型的变量，而指向非const型变量的指针变量只能指向非const的变量。以上介绍的是指向常变量的指针变量，指向常对象的指针变量的概念和使用是与此类似的，只要将“变量”换成“对象”即可。779.6.4 指向常对象的指针变量指向常对象的指针变量(续续)(1)如果一个对象已被声明为常对象，只能用指向常对象的指针变量指向它，而不能用一般的(指向非const型对象的)指针变量去指向它。(2)如果定义了一个指向常对象的指针变量，并使它指向一个非const的对象，则其指向的对象是不能通过指针来改变的。如果希望在任何情况下t1的值都不能改变，则应把它定义为const型。(3)指向常对象的指针最常用于函数的形参，目的是在保护形参指针所指向的对象，使它在函数执行过程中不被修改。789.6.4 指向常对象的指针变量指向常对象的指针变量(续续)请记住这样一条规则：当希望在调用函数时对象的值不被修改，就应当把形参定义为指向常对象的指针变量，同时用对象的地址作实参(对象可以是const或非const型)。如果要求该对象不仅在调用函数过程中不被改变，而且要求它在程序执行过程中都不改变，则应把它定义为const型。(4)如果定义了一个指向常对象的指针变量，是不能通过它改变所指向的对象的值的，但是指针变量本身的值是可以改变的。799.6.5 对象的常引用对象的常引用过去曾介绍：一个变量的引用就是变量的别名。实质上，变量名和引用名都指向同一段内存单元。如果形参为变量的引用名，实参为变量名，则在调用函数进行虚实结合时，并不是为形参另外开辟一个存储空间(常称为建立实参的一个拷贝)，而是把实参变量的地址传给形参(引用名)，这样引用名也指向实参变量。809.6.5 对象的常引用对象的常引用(续续)例9.8 对象的常引用。#include using namespace std;class Timepublic:Time(int,int,int);int hour;int minute;int sec;Time:Time(int h,int m,int s)/定义构造函数819.6.5 对象的常引用对象的常引用(续续)hour=h;minute=m;sec=s;void fun(Time&t)/形参t是Time类对象的引用 t.hour=18;int main()Time t1(10,13,56);/t1是Time类对象 /实参是Time类对象，可以通过引用来修改实参t1的值 fun(t1);coutt1.hourendl;/输出t1.hour的值为18 return 0;829.6.5 对象的常引用对象的常引用(续续)如果不希望在函数中修改实参t1的值，可以把引用变量t声明为const(常引用)，函数原型为 void fun(const Time&t);则在函数中不能改变t的值，也就是不能改变其对应的实参t1的值。在C+面向对象程序设计中，经常用常指针和常引用作函数参数。这样既能保证数据安全，使数据不能被随意修改，在调用函数时又不必建立实参的拷贝。用常指针和常引用作函数参数，可以提高程序运行效率。839.6.6 const型数据的小结型数据的小结表9.3形式形式含义含义Time const t1;t1是常对象，其值在任何情况下都不能改变是常对象，其值在任何情况下都不能改变void Time:fun()constfun是是Time类中的常成员函数，可以引用，类中的常成员函数，可以引用，但不能修改本类中的数据成员但不能修改本类中的数据成员Time*const p;p是指向是指向Time对象的常指针，对象的常指针，p的值的值(即即p的的指向指向)不能改变不能改变const Time*p;p是指向是指向Time类常对象的指针，其指向的类类常对象的指针，其指向的类对象的值不能通过指针来改变对象的值不能通过指针来改变Time&t1=t;t1是是Time类对象类对象t的引用，二者指向同一段的引用，二者指向同一段内存空间内存空间849.7 对象的动态建立和释放对象的动态建立和释放用前面介绍的方法定义的对象是静态的，在程序运行过程中，对象所占的空间是不能随时释放的。但有时人们希望在需要用到对象时才建立对象，在不需要用该对象时就撤销它，释放它所占的内存空间以供别的数据使用。这样可提高内存空间的利用率。在第7章7.1.7节中介绍了用new运算符动态地分配内存，用delete运算符释放这些内存空间。这也适用于对象，可以用new运算符动态建立对象，用delete运算符撤销对象。如果已经定义了一个Box类，可以用下面的方法动态地建立一个对象：859.7 对象的动态建立和释放对象的动态建立和释放(续续)new Box;编译系统开辟了一段内存空间，并在此内存空间中存放一个Box类对象，同时调用该类的构造函数，以使该对象初始化(如果已对构造函数赋予此功能的话)。但是此时用户还无法访问这个对象，因为这个对象既没有对象名，用户也不知道它的地址。这种对象称为无名对象，它确实是存在的，但它没有名字。用new运算符动态地分配内存后，将返回一个指向新对象的指针的值，即所分配的内存空间的起始地址。用户可以获得这个地址，并通过这个地址来访问这个对象。需要定义一个指向本类的对象的指针变量来存放该地址。如Box*pt;/定义一个指向Box类对象的指针变量ptpt=new Box;/在pt中存放了新建对象的起始地址869.7 对象的动态建立和释放对象的动态建立和释放(续续)在程序中就可以通过pt访问这个新建的对象。如 coutheight;/输出该对象的height成员/调用该对象的volume函数，计算并输出体积coutvolume();C+还允许在执行new时，对新建立的对象进行初始化。如 Box*pt=new Box(12,15,18);这种写法是把上面两个语句(定义指针变量和用new建立新对象)合并为一个语句，并指定初值。这样更精炼。新对象中的height，width和length分别获得初值12,15,18。调用对象既可以通过对象名，也可以通过指针。用new建立的动态对象一般是不用对象名的，是通过指针访问的，它主要应用于动态的数据结构，如链表。访问链表中的结点，并不需要通过