《C++面向对象高效编程(第2版)》——3.2 类要素的细节

    xiaoxiao2024-04-20  8

    本节书摘来自异步社区出版社《C++面向对象高效编程(第2版)》一书中的第3章,第3.2节,作者: 【美】Kayshav Dattatri,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

    3.2 类要素的细节

    C++面向对象高效编程(第2版)3.2.1 访问区域客户可以访问在类的public区域中声明的任何成员。我们可以把该区域看做是通用公共(general public)的接口,它没有任何保护,是类限制最少的区域。一个设计良好的类绝不会将数据成员包含在public区域,该区域只能包含成员函数。如果在public区域包含数据成员,那么无需类的实现者,仅通过编译器即可访问这些数据成员。这违反了数据抽象和封装原则。这也是我们为什么总将数据成员放在private或protected区域的原因。

    SMALLTALK:

    在Smalltalk中,类绝不能包含公有实例变量,只有方法才能设置为公有。这样规定的目的是,只有类实现才有权访问实例变量。客户需要调用方法,才能获得和设置实例变量的值。

    注意:允许客户设置对象中的数据成员值的方法,通常称为设值方法(setter)。用于返回数据成员值的方法称为获值方法(getter)。Eiffel:

    在Eiffel中,类没有任何限制,可以导出(export)任何成员函数和数据成员。但是,客户只能访问却不能修改导出的数据成员。换言之,客户对导出的数据成员只有只读访问权限。另外,通过导出的成员名无法识别是数据成员还是成员函数。这和Pacsal类似,调用无参数的函数看上去像是对某变量的引用。

    回到C++中,相对于public区域的另一个极端区域是private区域。成员函数的实现可以访问在类中声明的所有成员(也就是说,类的成员函数可以访问类作用域内的任何成员)。因此,编写类成员函数的程序员就是类的实现者。类的普通用户无法操控private区域,用户对private区域知道得越少越好。不言自明,如果某程序能访问private区域的成员,它也能访问类中的其他成员(包括public和protected区域)。实际上,C++在设计访问控制时很奇怪,一方面允许“看见”私有数据成员的声明;另一方面又不允许公共客户访问它们。

    protected区域的限制比private区域宽松,但比public区域严格。protected区域用于给派生类(通过继承)使用,后面的章节将作详细介绍。如果客户能访问protected区域,也能访问public区域。

    类可以包含多个public,private和protected区域,C++对这些区域的数量没有限制。任何区域都可以包含成员函数和数据成员。在类的不同区域中声明的任何成员(数据或函数)将获得相应声明区域的访问规则。

    构造函数:构造函数是特殊的成员函数。它无返回值,而且不能是const或static成员函数。类可以包含任意数量的重载构造函数。

    在创建对象时,会调用构造函数。可以通过多种方式创建类的对象,如下所列:

    TIntStack myStack;          // ① TIntStack s1(100);          // ② TIntStack s2 = s1;          // ③ TIntStack *dsp = new TIntStack(200); // ④ TIntStack s3 = TIntStack(250);    // ⑤``` ###3.2.2 分 析 `① TIntStack myStack;` 这里,我们想创建一个TIntStack类的对象myStack。这与以下声明类似: `int j; // 创建一个int的对象j` 因为myStack无任何参数,所以该声明将为myStack调用默认构造函数。在第2章中介绍过,不带任何参数调用的构造函数即是默认构造函数。在TIntStack类中,确实有一个默认构造函数。它接受一个unsigned int参数(stackSize),而且该参数有一个默认值DEFAULT_SIZE。记住,对象只能用构造函数创建。 警告: 如果在TIntStack类中未声明任何构造函数,编译器会为其生成一个默认构造函数(default constructor)。这个生成的默认构造函数不接受任何参数,且只允许我们创建对象,但该对象并未初始化。一定要记住这条规则:只要在类中声明了一个构造函数,编译器就不会生成默认构造函数。可以认为编译器生成的默认构造函数的实现如下: `TIntStack::TIntStack() {/ * 空 */ }` 而且,它是一个内联函数。 `② TIntStack s1(100); // 创建一个 TIntStack类对象 s1` 这里,我们试图创建一个TIntStack类的对象s1,其栈的大小为100个元素。这样的语法看起来像是函数调用,它的确调用了TIntStack类的构造函数,该函数接受一个整数(或`unsigned int`)参数。因此,将调用TIntStack类中匹配的构造函数。 在TIntStack类的构造函数的实现中,我们将用户要求的栈大小保存在数据成员_size中,将栈中当前元素的数目保存在数据成员_count中,并且使用一个指向int数组的指针_sp为栈的元素分配内存。

    include “IntStack.h”

    TIntStack::TIntStack(unsigned int stackSize / = DEFAULT_SIZE /){  // 只有stackSize 大于0时,才分配内存。  if (stackSize > 0) {    _size = stackSize;    _sp = new int[_size]; // 为stack的元素分配内存    // 将所有元素都初始化为0    for (int i = 0; i < _size; i++)       _sp[i] = 0;   }   else {      _sp = 0; // 为指针设置独特的值(_unique value_)      _size = 0;   }   _count = 0; // 栈中无元素}`调用构造函数时,只创建了一个空对象,其中的数据成员包含无用单元(garbage)。这些数据成员就像是未初始化的自动变量,我们必须正确地初始化它们。通过检查以确认客户请求的栈的大小为正整数,然后使用new()操作符分配内存,用合适的值初始化所有的数据成员。这些就是需要在构造函数中完成的工作。

    警告:如果将X类声明为:

    // X.h class X {     public:        X(int size = 256); // ⑧ 构造函数        X(); // ⑨ 其他构造函数      // 其余函数... };``` 我们马上会注意到,X类中有两个相互矛盾的构造函数。例如:

    include “X.h” // 包含X类的声明

    main(){      X alpha; // 创建一个X类的对象alpha        X b(10); // 创建另一个对象 b}`为对象alpha调用哪一个构造函数?我们可以认为调用了上面的⑨,因为它不需要传递任何参数。但是,也可以在函数没有参数的情况下调用⑧,这里存在冲突。[ 编译器一旦遇到诸如X类这样的构造函数声明,会立即标记出来。] 因此,当X.h进行编译时,将会报错,迫使X的实现者解决这个问题。这称为声明时错误检测(error detection at the point of declaration),错误一出现它就马上检测出来(即在X.h自身进行编译时)。然而,某些编译器直到使用这些构造函数时才报错(即在编译客户代码时才会检测出来)。这称为使用时错误检测(error detection at the point of use)。但是客户无法修复这个错误,因为他没有(或无权操控)X类的代码。我们只能希望随着C++编译器日趋成熟,这样的问题在所有的编译器中都能得到改善。本文仅用于学习和交流目的,不代表异步社区观点。非商业转载请注明作译者、出处,并保留本文的原始链接。

    相关资源:精通Qt4编程(第二版)源代码
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