[C++ 面试基础知识总结] 类

参考书籍：《C++ Primer》

目录

类的基础

成员函数

在成员函数中，可以直接访问数据成员，而在这个过程中实际上隐式地使用了一个名为this的隐式指针，该指针指向正是这个类对象。

#include <iostream>
using namespace std;

struct People{
    string name = "Summer";
    //return name等价于return this->name 或 return (*this).name
    string getName() const{return name;};
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    const People p{};
    cout << p.getName() << endl;
    return 0;
}

重点注意：在语句string getName() const{return name;};中，const修饰的是this指针，在这里，this指针的默认类型为People *const，为指向非常量类型的常量指针。在函数后加上const声明，可以将this指针声明为const People *const类型。这里如果不加const声明的话，将会报错，因为类对象p是一个常量。

成员函数也可以在类外部定义，需要加上作用域运算符：

#include <iostream>
using namespace std;

struct People{
    string name = "Summer";
    string getName() const;
};

string People::getName() const{
    return name;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    const People p{};
    cout << p.getName() << endl;
    return 0;
}

构造函数

如果类没有声明任何构造函数，就会合成默认的构造函数。如果需要默认构造函数，需要定义。

#include <iostream>
using namespace std;

struct People{
    string name = "Summer";
    int age;
    string getName() const{return name;};
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    People p;
    cout << p.name <<endl;  //存在类内初始值，输出"Summer"
    cout << p.age << endl;  //不存在类内初始值，默认初始化，输出int型的默认初始值0
    return 0;
}

一旦定义构造函数，就不会自动生成默认构造函数

#include <iostream>
using namespace std;

struct People{
    //默认构造函数
    People() = default;
    //参数数量不同的构造函数
    People(const string &name): name(name){}
    People(const string &name, int age): name(name),age(age){}

    string name = "Summer";
    int age = 26;
    string getName() const{return name;};
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    People p("7",24);
    cout << p.name <<endl;
    cout << p.age << endl;
    return 0;
}

使用默认构造函数时要注意去掉对象名后的空括号对。

//定义了一个没有形参返回类型为People的函数，而不是对象
People p();
//正确地使用默认构造函数初始化对象
People p;

构造函数有一个隐式转换的规则，例如People类定义了一个接受string类型的构造函数，就可以在需要使用People的时候用string代替。

struct People{
    //定义接受string类型的构造函数
    People(const string &name): name(name),age(20){} 
    string name ;
    int age ;
    string getName() const{return name;};
};

void getAge(const People &p){
    cout << p.age << endl;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    string s ="Summer";
    // 用string替代People
    getAge(s);
    return 0;
}

但是编译器只会自动地执行一步类型转换。

// 错误，隐式地使用了两种转换
getAge("Summer");
//正确，显示转换为string，再隐式转换为People
getAge(string("Summer"));
//正确，隐示转换为string，再显式转换为People
getAge(People("Summer"));

如果不想通过构造函数，隐式地转换类，可以在构造函数前加上关键字explicit。然后就只能使用强制转换的方式了。

explicit People(const string &name): name(name),age(20){} 

// 错误，构造函数是explicit的
getAge(s);
// 正确，两种采用构造函数实行强制转换的方式
getAge(People(s));
getAge(static_cast<People>(s));

访问控制和封装

在C++中，class和struct唯一区别是，class中成员默认是private的，struct中成员默认是public。

using namespace std;

class People{
public:
    string name = "Summer";
    string getName() const{return name;};
private:
    int age = 26;   
};

using namespace std;

class People{
    int age = 26; 
public:
    string name = "Summer";
    string getName() const{return name;};  
};

using namespace std;

class People{
    string name = "Summer";
    string getName() const{return name;};
private:
    int age = 26;   
};

以上三个类完全一样。

友元

可以通过设置友元的方法来让其他函数访问类的私有成员。

using namespace std;

class People{
    //声明函数为People类的友元
    friend int getAge(People &p);
public:
    string name = "Summer";
    string getName() const{return name;};
private:
    int age = 26;
};

int getAge(People &p) {
    //友元函数可以访问到People类的私有成员
    return p.age;
}

也可以设置其他类为类的友元。

using namespace std;

class People{
    //声明类Do为People类的友元
    friend class Do;
public:
    string name = "Summer";
    string getName() const{return name;};
private:
    int age = 26;
};

class Do{
public:
    void setAge();
};

void Do::setAge(){
    People p;
    //友元类的成员可以访问People类的私有成员
    p.age = 20;
}

也可以只让Do的成员函数setAge()成为People类的友元

using namespace std;

//需要在声明友元函数前先声明友元函数所属的类
class Do{
public:
    void setAge();
};

class People{
    //声明函数为People类的友元
    friend void Do::setAge();
public:
    string name = "Summer";
    string getName() const{return name;};
private:
    int age = 26;
};

void Do::setAge(){
    People p;
    //友元函数可以访问到People类的私有成员
    p.age = 20;
}

名字查找与类的作用域

成员函数中使用的名字按照如下方式解析：
1.首先在成员函数内查找该名字的声明，只有在函数使用之前出现的声明才考虑。
2.如果成员函数内没有找到，则在类内继续查找，这时类的所有成员都可以被考虑。
3.如果类内也没有找到该名字的声明，在成员函数定义之前的作用域内查找。

typedef string Type;
Type initVal();

class Test{
public:
    typedef double Type;
    //这里使用的Type为double
    Type setVal(Type);
    //要使用外层作用域的Type，需要用：：显示指出，这里的前一个Type为string，后一个为double
    ::Type setVal2(Type);
    //这里使用的Type也为double
    Type initVal();
private:
    int val;
};

//返回类型出现在函数名之前，返回类型在类的作用域外，需要用：：指明所属的类
Test::Type Test::setVal(Type t){
    val = t + initVal();
    return val;
}

//前一个Type是全局声明，后一个Type在类的作用域内，所以这里都不需要用：：
Type Test::setVal2(Type t){
    return "";
}

类的静态成员与普通成员

静态成员可以是不完全类型。

//声明一个不完全类型A，只知道A是一个类类型，不知道包含多少成员
class A;

class People{
    static A p1; // 正确，静态成员可以是不完全类型
    A *p2; // 正确，指针可以是不完全类型
    A p3; // 错误，非静态成员必需是完全类型
};

静态成员可以用作默认实参

class People{  
     static string name ;
     string getName(string n = name ) const{return n;};
};