慕课网-C++远征之模板篇（上）-学习笔记

作者: 天涯明月笙 | 来源:发表于2017-09-01 00:16 被阅读168次

C++远征之模板篇

将会学到的内容：

模板函数 & 模板类 -> 标准模板类
友元函数 & 友元类
静态数据成员 & 静态成员函数
运算符重载。

友元函数

函数定义：
1. 全局函数
2. 成员函数

友元全局函数 &

友元成员函数定义在类中，并把该函数声明为另外一个类的友元函数。

例子：

class Coordinate
{
    friend void printXY(Coordinate &c);
public:
    Coordinate(int x,int y);
private:
    int m_iX;
    int m_iY;
}

关键字friend + 声明友元函数（对象的引用或指针）

传入引用或指针访问速度更快。

友元函数

因为我们在main函数中想使用printxy来调用坐标类的私有数据成员。所以我们需要在被调用的坐标类中声明该函数为友元函数。

友元成员函数

class Coordinate
{
    friend void Circle::printXY(Coordinate &c);
public:
    Coordinate(int x,int y);
private:
    int m_iX;
    int m_iY;
}

此时的xy并不是一个全局函数。而是一个Circle类中的成员函数。
也就是现在Circle的成员函数想使用坐标类的私有数据，那么我们就要去coorinate中去声明。

class Circle
{
public:
    void printXY(Coordinate &c)
    {
        cout << c.m_iX << c.m_iY;
    }
}

int main()
{
    Coordinate coor(3,5);
    Circle circle;
    circle.printXY(coor);
    return 0;
}

友元函数。破坏了coordinate的封装性。

友元函数编码实现

要求

友元全局函数

#ifndef TIME_H
#define TIME_H

#include <iostream>
using namespace std;

class Time
{
    friend void printTime(Time &t);//重点
public:
    Time(int hour,int min,int sec);

private:
    int m_iHour;
    int m_iMinute;
    int m_iSecond;

};
#endif

#include "Time.h"

Time::Time(int hour, int min, int sec)
{
    m_iHour = hour;
    m_iMinute = min;
    m_iSecond = sec;
}

//main.cpp:

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include "Time.h"
using namespace std;

void printTime(Time &t);
int main()
{
    Time t(6, 34, 35);
    printTime(t);
    system("pause");
    return 0;
}

void printTime(Time & t)
{
    cout << t.m_iHour << endl;
    //Time::m_iHour”: 无法访问 private 成员(在“Time”类中声明)
    cout << t.m_iMinute << endl;
    cout << t.m_iSecond << endl;
}

可以访问到t内部的私有数据成员。

友元成员函数

#ifndef TIME_H
#define TIME_H
#include "Match.h"
#include <iostream>
using namespace std;

class Time
{
    friend void Match::printTime(Time &t);
    //重点,建议写在最外面。但是放在public，private都不影响。
public:
    Time(int hour,int min,int sec);

private:
    int m_iHour;
    int m_iMinute;
    int m_iSecond;

};
#endif

#include "Time.h"

Time::Time(int hour, int min, int sec)
{
    m_iHour = hour;
    m_iMinute = min;
    m_iSecond = sec;
}

#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H

class Time;//声明有这样一个类
class Match
{
public:
    void printTime(Time &t);//
};
#endif

#include "Match.h"
#include "Time.h"
#include <iostream>

using namespace std;

void Match::printTime(Time &t)
{
    cout << t.m_iHour << ":" << t.m_iMinute << ":" << t.m_iSecond << endl;

}


#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include "Time.h"
#include "Match.h"
using namespace std;

int main()
{
    Time t(6, 34, 35);
    Match m;
    m.printTime(t);
    system("pause");
    return 0;
}

match的printTime函数想要用t里面的私有数据。所以必须去向time申请。也就是time类声明friend void Match::printTime(Time &t);match的这个方法可以访问它。
而match因为要访问到time内部的数据。所以match要声明time类。class Time;

单元巩固

定义Coordinate类，并将全局display函数声明为Coordinate类的友元函数
Coordinate类数据成员m_iX和m_iY

display函数用于显示m_iX和m_iY

#include <iostream>
using namespace std;

/**
 * 定义Coordinate类
 * 友元函数：display
 * 数据成员：m_iX、m_iY
 */
class Coordinate
{
    // 友元函数
    friend void display(Coordinate &coor);
public:
    Coordinate(int x, int y)
    {
        m_iX = x;
        m_iY = y;
    }
public:
    int m_iX;
    int m_iY;
};

/**
 * display函数用于显示m_iX、m_iY的值
 */
void display(Coordinate &coor)
{
    cout << "m_iX：" << coor.m_iX << endl;
    cout << "m_iY：" << coor.m_iY << endl;
}

int main(void)
{
    // 实例化Coordinate对象
    Coordinate c(0,0);
    // 调用display函数
    display(c);
    return 0;
}

友元类

class Circle;//声明类的存在
class Coordinate
{
    friend Circle;//声明友元。
public:
    Coordinate(int x,int y)
private:
    int m_iX;
    int m_iY;
}

class Circle
{
public:
    void printXY()
    {
        cout << m_coor.m_iX << m_coor.m_iY;
    }
private:
    Coordinate m_coor;//声明他要用到的对象
}

任何Circle的成员函数都可以使用这个对象。

对于友元的注意事项

友元关系不可传递（b是a的朋友，c是b的朋友，c不一定是a的朋友）

友元关系的单向性。（单向好友关系）
友元声明的形式与数量不受限制。（好友人数不设上限，好友可以是类，函数：混搭）

友元只是封装的补充：定向的暴露。

友元类编码实现

要求

#ifndef TIME_H
#define TIME_H

class Match;//
class Time
{
    friend Match;//
public:
    Time(int hour,int min,int sec);

private:
    void printTime();
    int m_iHour;
    int m_iMinute;
    int m_iSecond;

};
#endif


//

#include "Time.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Time::Time(int hour, int min, int sec)
{
    m_iHour = hour;
    m_iMinute = min;
    m_iSecond = sec;
}
void Time::printTime()
{
    cout << m_iHour << "时" << m_iMinute << "分" << "秒" << endl;
}

//
//
#ifndef MATCH_H
#define MATCH_H

#include "Time.h"

class Match
{
public:
    Match(int hour,int min,int sec);
    void testTime();
private:
    Time m_tTimer;
};
#endif

//
#include "Match.h"
#include <iostream>

using namespace std;

Match::Match(int hour, int min, int sec):m_tTimer(hour, min, sec)
{

}
void Match::testTime()
{
    m_tTimer.printTime();
    cout << m_tTimer.m_iHour << ":" << m_tTimer.m_iMinute << ":" << m_tTimer.m_iSecond << endl;

}

//

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include "Time.h"
#include "Match.h"
using namespace std;

int main()
{
    Match m(6, 30, 50);
    m.testTime();
    //无法访问 private 成员
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果

class match; friend Match;//

单元巩固

定义Time类，数据成员：m_iHour, m_iMinute，m_iSecond 成员函数：构造函数
定义Watch类，数据成员：m_tTime, 成员函数：构造函数，display用于显示时间
Time类是Watch类的友元(Watch是Time友元类)

注：由于编译器不同，友元类有两种写法。1、friend class 类名; 2、friend 类名;

如果对象A中有对象成员B，对象B没有默认构造函数（也就是有参数传递），那么对象A必须在初始化列表中初始化对象B。

#include <iostream>
using namespace std;
class Watch;

/**
 * 定义Time类
 * 数据成员：m_iHour， m_iMinute，m_iSecond 
 * 成员函数：构造函数
 * 友元类：Watch
 */
class Time
{
    // 友元类
    friend class Watch;
public:
    Time(int hour, int min, int sec)
    {
        m_iHour = hour;
        m_iMinute = min;
        m_iSecond = sec;
    }
public:
    int m_iHour;
    int m_iMinute;
    int m_iSecond;
};

/**
 * 定义Watch类
 * 数据成员：m_tTime
 * 成员函数：构造函数
 * display用于显示时间
 */
class Watch
{
public:
    Watch(Time& t):m_tTime(t){
        
    }
    void display()
    {
        cout << m_tTime.m_iHour << endl;
        cout << m_tTime.m_iMinute << endl;
        cout << m_tTime.m_iSecond << endl;
    }
public:
    Time m_tTime;
};

int main()
{
    Time t(6, 30, 20);
    Watch w(t);
    w.display();

    return 0;
}

友元的声明不受访问限定符影响，可以声明在类中的任何位置。
友元具有单向性，A是B的友元，B不一定是A的友元。
友元函数和友元类必须使用关键字friend定义。
友元不具有传递性

c++静态

前面介绍过了：

普通的数据成员
普通的成员函数
const关键字
常数据成员 & 常成员函数

关键字：static ：静态数据成员 & 静态的成员函数

举个例子：

class Tank
{
public:
    Tank(){s_iCount++;}
    ~Tank(){s_iCount--;}

    static int getCount(){ return s_iCount;}
    static int s_iCount;

private:
    string m_strCode;
int Tank::s_iCount = 0;
//静态数据成员的单独初始化
}

静态数据成员不依赖于对象而存在，仅此一份。
静态成员，不必实例化就是存在的.
不能在构造函数中实例化
-静态数据成员必须单独初始化

两种访问方法：

int main()
{
    cout << Tank::getCount() <<endl;
    cout << Tank::s_iCount <<endl;
    Tank tank;
    cout << tank.getCount() <<endl;
    cout << tank.s_iCount << endl;

    return 0;
}

内存中静态数据成员和普通数据成员的区别。

普通成员函数 & 静态

Tank实例化出多个对象，那么普通数据成员code就会诞生。
在这四个对象诞生之前，s_iCount就已经诞生了。就这一个。

静态成员函数不可以调用非静态

静态成员函数不能调用非静态成员函数和非静态数据成员
非静态成员函数可以调用静态成员函数和静态数据成员

对象（孙子）都没有出生。你还是爷爷辈的人。就不能用孙子的钱。

从this指针谈静态成员函数。

class Tank
{
public:
    void fire();
    static int getCount();
private:
    string m_strCode;
    static int s_iCount;
}

fire去调用普通和静态成员。

void fire(Tank *this)
{
    this -> m_strCode = "01";
    s_iCount = 0;
}

static int getCount()
{
    m_strCode = "01"; 
    //并不会传入this指针。
    //并不能确定是哪个对象的成员了，
    return s_iCount;
}

注意事项

静态成员必须单独初始化。（与类一起，不与对象一起）
静态成员函数不能调用非静态成员函数和非静态数据成员
非静态成员函数可以调用静态成员函数和静态数据成员
静态数据成员只有一份，且不依赖对象而存在

sizeof求对象的大小。不会包含静态数据成员大小。

静态成员函数编码

要求

#ifndef TANK_H
#define TANK_H

class Tank
{
public:
    Tank(char code);
    ~Tank();
    void fire();
    static int getCount();
private:
    static int s_iCount;
    char m_cCode;

};

#endif


#include <iostream>
#include "Tank.h"
using namespace std;

int Tank::s_iCount = 10;//单独初始化

Tank::Tank(char code)
{
    m_cCode = code;
    s_iCount++;
    cout << "tank" << endl;

}
Tank::~Tank()
{
    s_iCount--;
    cout << "~Tank()" << endl;
}

void Tank::fire()
{
    cout << "Tank--fire" << endl;
}
int Tank::getCount()
//声明时添加static。定义时普通
{
    return s_iCount;
}


#include "Tank.h"
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << Tank::getCount() << endl;
    //在类实例化之前就能使用
    Tank t1('A');
    cout << Tank::getCount() << endl;
    //变成11
    cout << t1.getCount() << endl;
    Tank *p = new Tank('B');
    cout << Tank::getCount() << endl;
    Tank *q = new Tank('C');
    cout << q->getCount() << endl;

    delete p;
    delete q;

    cout << Tank::getCount() << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

运行结果

static int getCount() const;

//错误。本来是给this指针加const。现在没有指针了
//静态成员函数上不允许修饰符

在普通成员函数中调用静态成员函数

void Tank::fire()
{
    getCount();
    cout << "Tank--fire" << endl;
}

可以正常调用。

在静态成员函数中调用普通成员函数。

int Tank::getCount()
//声明时添加static。定义时普通
{
    fire(); //错误
    m_cCode = 'C';
    // 对非静态成员“Tank::m_cCode”的非法引用
    return s_iCount;
}

非静态成员函数的非法调用

定义静态成员函数和静态数据成员都需要static关键字。
公有静态成员函数可以被类直接调用。
静态成员函数只能访问静态数据成员和调用静态成员函数。
静态数据成员不能在构造函数初始化，必须单独初始化。

慕课网-C++远征之模板篇（上）-学习笔记

C++远征之模板篇

友元函数

友元成员函数

友元函数编码实现

友元全局函数

友元成员函数

单元巩固

友元类

友元类编码实现

单元巩固

c++静态

从this指针谈静态成员函数。

静态成员函数编码

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