Boolan微专业-面向对象高级编程学习笔记（Week01）

C++简介

书籍推荐

• 语言：C++Primer(C++第一个编译器者著), The C++ Programming Language(C++之父著)
• 标准库：The C++ Standard Library, STL源码剖析
• 提升：Effective C++

Object Based vs. Object Oriented

• Object Based:面对的是单一class的设计
• Object Oriented:面对的是多重classes的设计，classes和classes之间的关系

---

Class without pointer member(complex)

1. 头文件

代码基本形式

// .h(Classes Declaration) + .cpp + .h(Standard Library)

#include <iostream.h>
#include "complex.h"
...
ex.main()
...

Header中的防御式声明

// 避免头文件重复include

#ifndef __COMPLEX__
#define __COMPLEX__
....
#endif

Header的布局

// forward declaration(前置声明)
#include <cmath>
class ostream;
....

// calss declarations(类-声明)
class complex{
    ....
};

// class definition(类-定义)
complex::function ....

2. Complex类设计

inline(内联)函数

• 函数若在class内定义完成，便自动成为inline候选人
• 函数体外增加 inline 关键字定义
  inline double imag(const complex& x){ return x.imag(); }
• 最终是否成为 inline function 由编译器决定，一般来说复杂的函数无法成为inline function
• 内联是以代码膨胀（复制）为代价，仅仅省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。 如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。

访问级别

• public:函数部分(外界使用的)
• private:数据部分&函数部分(仅用于内部使用，不对外的)

构造函数

• 语法 complex (double r = 0, double i = 0) : re(r), im(i) {}
  1. 名字与类名相同
  2. 有参数
  3. 可以有默认实参
  4. 不需要返回类型
  5. 初值列 --- 速度会更快，初始化时即赋值
• (overloading)重载
  • 编译器会将函数名称、参数个数、参数类型进行编码，用于区分
• 构造函数放在 private
  1. 一般情况不放在 private 里面，除非你不想让外界创建
  2. Singleton(单例)模式会放在 private 里面

Const Member Functions(常量成员函数)

• 凡是不会改变数据内容的，尽量都加上const

  // 不会改变数据内容的需要加上const
  double real() const { return re; }`
  double imag() const { return im; }`
  

• 如使用者创建了一个const型的complex对象，此时去获取它的实部和虚部，若前面的函数没有加上const，就会出现“使用者不允许改变实部和虚部，但调用的函数有可能改变实部和虚部的情况，导致调用失败，因此能加const的地方，一定要加上const

  const complex  c1(2,1);
  cout << c1.real();
  cout << c1.imag();
  

Pass By Value vs. Pass By Reference(to const)

• Reference 等同于指针，无论对象多大，传的都只有4个byte

• 引用前可加 const ，避免接受者更改我的内存

  complex& operator += (const complex&);

• 参数传递尽量都 By Reference

Return By Value vs. Return By Reference(to const)

• 返回值的传递也尽量都 By Reference
• 函数操作的结果不是由自己创建的内存空间，一般可用 return by reference
• 传递者无需知道接受者是以 reference 形式接收
  • 返回的都是object，至于接收端是 value 还是 refrence，传递者无需在乎

Friend(友元)

• 友元函数可以自由取得 private 成员

  friend complex& __doapl(complex*, const complex& r)

• friend 是直接拿，若不设计为友元，也可提供其余接口函数让外部获取数据，不过会慢一些

• 相同 class 的各个 objects 互为 friends

  class complex{
      ....
      int func(const complex& param){
          return param.re + param.im; // 直接取得了param的private成员
      }
      ....
  }
  

重点

1. 构造函数要使用 initialization list
2. 函数本体内定义的函数需要加 const 的要加
3. 参数尽可能 by refrence, 另需考虑加不加 const
4. 返回值尽可能 by refrence
5. 数据放在 private 里

扩展

1. Initialization List 为什么好？参考地址
   • 对于内置类型的成员初始化和赋值没有大的区别
     • 在成员初始化列表和构造函数体内进行，在性能和结果上都是一样的
   • 对于非内置类型的成员变量，初始化列表能够避免两次构造
     • 类类型的数据成员对象在进入函数体前已经构造完成，也就是说在成员初始化列表处进行构造对象的工作，调用构造函数，在进入函数体之后，进行的是对已经构造好的类对象的赋值，又调用个拷贝赋值操作符才能完成
   • 部分情况必须上进行显示的初始化
     • 成员类型是没有默认构造函数的类。若没有提供显示初始化式，则编译器隐式使用成员类型的默认构造函数，若类没有默认构造函数，则编译器尝试使用默认构造函数将会失败
     • const成员或引用类型的成员。因为const对象或引用类型只能初始化，不能对他们赋值。
2. Protected 访问权限
   • public 和 private 代表类的封装，protected 代表类的继承
   • 成员能被派生类对象访问，不能被类外访问
3. Include " " 和 <> 参考地址
   • " "是从使用include的源文件所在目录找，然后再是系统目录
   • <>则直接从系统目录

3. 操作符重载与临时变量

成员函数

• 所有的成员都隐含一个参数 this，谁调用谁就是 this

  inline complex& complex::operator +=(const complex& r){
      return __doapl(this, r);
  }
  

非成员函数

• 没有 this 指针
• 为了应付 client 的多种可能用法，需对应开发多个函数

  inline complex operator + (const complex& x, const complex& y){
      ....
  }
  
  inline complex operator + (const complex& x, double y){
      ....
  }
  
  inline complex operator + (double x, const complex& y){
      ....
  }
  

• 上述函数不可 return by reference. 因为它们返回的必定是个 local object.

Temp Object(临时对象)

• typename(); complex();
• 临时生成的，无需命名，生命到下一行就结束了

Return Void vs. Return Objects&

• 当使用者是的用法是需要连续使用时需要Return Object&

  ostream& operator << (ostream& os, const complex& x){
      ....
  }
  cout << c1 << conj(c1); 
  // cout << c1 执行结果，要能够接受 conj(c1)，因此返回的需要是ostream&