《C++ Primer》第7章 类（二）

参考资料：

• 《C++ Primer》第5版
• 《C++ Primer 习题集》第5版

7.4 类的作用域（P253）

每个类都有自己的作用域，在类的作用域之外，普通的数据和函数成员只能由对象、引用或指针使用成员访问运算符访问，类型成员则通过作用域运算符访问。

作用域和定义在类外部的成员

对于定义在类外部的函数成员而言，一旦遇到类名，定义的剩余部分就是在类的作用域之内了，这就是为什么参数列表和函数体可以直接使用类的其他成员：

void Window_mgr::clear(ScreenIndex i){    // ScreanIndex是类Window_mgr中的类型成员Screen &s = screens[i];s.contents = string(s.height*s.width, ' ');
}

需要注意的是，由于返回类型出现在类名之前，所以它位于类的作用域之外，所以如果我们的返回类型是 ScreenIndex ，就必须写成 Window_mgr::ScreenIndex 。

7.4.1 名字查找与类的作用域（P254）

一般的**名字查找（name lookup）**过程比较直接：

1. 在名字所在块中寻找声明语句。
2. 如果没找到，继续查找外层作用域。
3. 如果最终没有找到，则报错。

这里名字查找只考虑出现名字使用之前出现的声明

由于类的定义分两步处理：首先编译成员的声明，然后编译函数体。所以成员函数体可以使用类中的任何名字，而无需考虑这个名字是否在前面出现过。

用于类成员声明的名字查找

需要注意的是，只有成员函数体具有特殊性，成员函数的参数列表和返回类型仍然遵循一般名字查找的规则：

using Money = double;
string bal;
class Account{
public:Money balance() { return bal; }    // 这里bal的类型是Money，Money是double的别名
private:Money bal;
};

类型名要特殊处理

如果类成员使用了某个名字，这个名字代表某种类型，则类不能再重新定义这个名字。

using Money = double;
class Account{
public:Money balance() { return bal; }using Money = double;    // 错误，Money不能重新定义，即使与原定义一致也不行
};

需要说明是，某些编译器会忽略这个约定（比如 visual studio ）。

成员定义中的普通块作用域的名字查找

成员函数体内的名字按照如下方式查找：

1. 在函数内查找该名字，只有在使用之前出现的声明才被考虑。
2. 如果在函数内没找到，则在类内查找，此时无需考虑先后顺序。
3. 如果类内没找到，则在成员函数定义之前的作用域内寻找。

// 最好不要隐藏同名成员，这里仅作演示
pos height;
void Screen::dummy_fcn(pos height){cursor = width * height;    // 参数中的heightcursor = width * this->height;    // 类中的heightcursor = width * Screen::height;    // 类中的heightcursor = width * ::height;    // 全局变量height
}

在文件中名字的出现处对其进行解析

class X{void func(int);
};
int y;
void X::func(int i){i = y;    // y的声明已经出现过了，所以可以正常使用
}

7.5 构造函数再探（P257）

7.5.1 构造函数初始值列表（P258）

如果没有在构造函数初始值列表中显式初始化成员，则该成员将在函数体之前执行默认初始化：

Sales_data::Sales_data(const string &s, unsigned cnt, double price){bookNo = s;units_sold = cnt;revenue = cnt * price;
}

上面这段代码相当于先默认初始化成员，然后再给成员重新赋值。

构造函数的初始值有时必不可少

如果成员是 const 、引用或某种没有定义默认构造函数的类类型，则必须将其初始化。

一旦构造函数体开始执行，初始化就完成了。

成员初始化的顺序

在构造函数初始值列表中，每个成员只能出现一次。构造函数初始值列表只说明用于初始化成员的值，而没有限定初始化的顺序。成员的初始化顺与它们在类定义中的出现顺序一致：

class X {int i;int j;
public:// 想用未定义的j初始化i，再用val初始化jX(int val):j(val), i(j) { }
};

默认实参和构造函数

class Sales_data {
public:Sales_data(string s = "") :bookNo(s) { }
};

如果一个构造函数为所有参数都提供了默认实参，则它实质上也定义了默认构造函数。

7.5.2 委托构造函数（P261）

C++11 新标准允许我们使用委托构造函数（delegating constructor）。委托构造函数使用本类中其他构造函数执行自己的初始化过程：

class Sales_data {
public:Sales_data(string s, unsigned cnt, double price) :bookNo(s), units_sold(cnt), revenue(cnt *price) { }// 委托构造函数Sales_data() :Sales_data("", 0, 0) { }Sales_data(string s) :Sales_data(s, 0, 0) { }// 先委托默认构造函数，然后默认构造函数在委托三参数构造函数// 执行完受委托的构造函数后再执行委托函数的函数体Sales_data(istream &is) :Sales_data() { read(is, *this); }
};

7.5.3 默认构造函数的作用（P262）

当类类型的对象被默认初始化或值初始化时自动执行默认构造函数。

使用默认构造函数

Sales_data obj1();    // 声明了一个函数
Sales_data obj2;    // 使用默认构造函数

7.5.4 隐式的类类型转换（P263）

如果某个类类型定义了能通过一个实参调用的构造函数，则它实际上定了转换成此类类型的隐式转换机制，这种构造函数称作转换构造函数（converting constructor）：

class Sales_data {
public:// 转换构造函数Sales_data(string s) :bookNo(s), units_sold(0), revenue(0) { }
};
void func(Sales_data x) { ; }string null_book = "9-999-99999-9";
func(null_book);    // 正确

可以理解为用这个参数隐式构造一个临时量。

只允许一步类类型转换

func("9-999-99999-9");    // 错误，需要先将const char*转换成string，再由string转换成Sales_data

类类型转换不是总有效

以上面的代码为例，并不是所有的 string 都是我们需要的 bookNo 。

抑制构造函数定义的隐式转换

我们可以将构造函数声明为 explicit 来阻止隐式类型转换：

class Sales_data {
public:// 阻止隐式类型转换explicit Sales_data(string s) :bookNo(s), units_sold(0), revenue(0) { }
};
void func(Sales_data x) { ; }string null_book = "9-999-99999-9";
func(null_book);    // 错误

只能在类内声明构造函数时使用 explicit ，不能在类外使用 explicit 。

explicit构造函数只能用于直接初始化

Sales_data item1(null_book);    // 正确
Sales_data item2 = null_book;    // 错误

为转换显式使用构造函数

func(static_cast<Sales_data>(null_book));    // 正确

7.5.5 聚合类（P266）

当一个类满足如下条件时，它是聚合类（aggregate class）：

• 所有成员都是 public 。
• 没有定义任何构造函数。
• 没有类内初始值。
• 没有基类，也没有 virtual 函数。

聚合类允许用户直接访问其成员，并且具有特殊的初始化形式：

struct Data {int ival;string s;
};Data val1{ 0, "hello" };

如上面的代码所示，我们可以用一个花括号括起来的初始值列表来构造聚合类，初始值的顺序必须与类中定义的顺序相同。如果初始值列表中的元素个数少于类的成员数量，则靠后的成员被值初始化。

7.5.6 字面值常量类

数据成员都是字面值类型的聚合类是字面值常量类；如果一个类不是聚合类，但它符合下述要求，则它也是字面值常量类：

• 数据成员都是字面值类型。
• 类必须至少有一个 constexpr 构造函数。
• 如果一个数据成员有类内初始值，这个初始值或是一条常量表达式，或是调用数据成员自己的 constexpr 构造函数。
• 类必须使用析构函数的默认定义。

constexpr构造函数

前面提到，字面值常量类至少有一个 constexpr 构造函数。构造函数可以声明成 = default 。否则， constexpr 必须既满足构造函数的要求（不需要 return 语句），又满足 constexpr 函数的要求（唯一可执行语句就是返回语句）。综合上述两点可知，constexpr 构造函数体一般为空：

class Debug {
public:constexpr Debug(bool b = true) :hw(b), io(b), other(b) { }constexpr Debug(bool h, bool i, bool o):hw(h), io(i), other(o) { }constexpr bool any() { return hw || io || other; }
private:bool hw;bool io;bool other;
};

constexpr 构造函数必须初始化所有数据成员（有默认初始值的成员可以不显式初始化），初始值或者使用constexpr 构造函数，或者是一条常量表达式。

7.6 类的静态成员（P268）

有时候，类需要一些成员与类本身直接相关，而不是与类的各个对象保持关联。

声明静态成员

我们可以在成员的声明前加上关键字 static 使之与类关联在一起：

class Account {
public:void calculate() { amount += amount * interestRate; }static double rate() { return interestRate; }static void rate(double);
private:string owner;double amount;static double interestRate;static double initRate();
};

类的静态成员存在于任何对象之外，所以每个 Account 对象将包含两个数据成员 owner 、amount 。interestRate 对象只有一个，并被所有对象共享。静态函数成员也不与任何对象绑定在一起，所以不包含 this 指针，也不能声明成 const 。

使用类的静态成员

可以使用作用域运算符直接访问静态成员：

double r;
r = Account::rate();

尽管静态成员不属于类的某个对象，但我们仍然可以通过类的对象、引用或指针来访问静态成员。

成员函数不通过作用域运算符也能直接使用静态成员：

class Account {
public:void calculate() { amount += amount * interestRate; }
private:static double interestRate;
}

定义静态成员

在类外部定义静态成员时，不能出现 static 关键字，static 只能出现在类内部的声明语句。

由于静态数据成员不属于类的任何一个对象，所以它们不是在创建类的对象时被定义的，也不是由构造函数初始化的。

一般来说，我们通常在任何函数外部定义和初始化静态成员：

double Account::interestRate = initRate();

由于见到 Account 后就知道当前处在类的作用域，所以后面调用 initRate() 不需要作用域运算符；同函数成员在类外部定义一样，interestRate 的定义也可以访问类中的私有成员。

静态成员的类内初始化

前面提到，类的静态成员不应该在类内初始化。但我们可以为静态成员提供 const 整数初始值（似乎没有这个要求？），但是要求静态成员必须是字面值常量类型 constexpr 且初始值必须是常量表达式。

class Account {
private:static constexpr int period = 30;double daily_tbl[period];
};

尽管一个常量静态数据成员已经在类内部初始化了，我们通常还是要在类外部定义一下这个成员，此时不能再指定初始值：

constexpr int Account::period;

静态成员能用于某些场景，而普通成员不能

静态数据成员可以是不完全类型，比如它本身所属的类类型：

class X{
public:static X mem1;    // 正确X mem2;    // 错误
};

此外，我们可以使用静态成员作为函数成员的默认实参。