C++ Primer第七章①

C++ Primer

第七章类

这一章是C++ 面向对象的重头戏，首先我来说一下我对面向对象的理解，对象就是生活中的一些事物，比如汽车，电脑等，面向对象的意思是，我们把这些汽车等对象做成一个类，这个类很好地描述了汽车这个对象的特征，那我们就可以去实例化这个类，从而产生对象，就是一辆辆的汽车，而汽车的使用者不需要关心汽车是怎么造出来的，只要会开车，是老司机就好了，以后要转Java或者C#的同学这一章要格外认真地看，因为如果你完全搞定了C++里面的类，其他的也就不在话下了，因为毕竟它是最烦的。 类的基本思想是数据抽象和封装：

数据抽象：这是最难的部分，因为你要设计出符合项目的一些类是比较难的，这是从无到有的过程，要多多练习才行。数据抽象有一些基本的概念了解下：
1. 接口：用户所能执行的操作
2. 类的实现：包括类的数据成员、负责接口实现的函数以及定义类所需的各种函数
封装：实现了类的接口和实现的分离。封装后的类隐藏了它的实现细节，类的用户只能使用接口而无法访问实现部分；说人话：我们来实现一个类给人家用，就相当于我们造了一个汽车模板来生产汽车，人家只需要知道怎么开车，不需要知道也不能知道这个车怎么造。

定义抽象数据类型

书店老板现在有一个任务给我们，完成后奖励2000块。写一个程序来自动计算算每一本书的总销售额、售出册数和平均售价。

设计类

设计部分我就直接写出来了：这个类命名为Sales_data，它的接口要包含以下操作

isbn成员函数，返回对象的ISBN编号（用来确认是不是同一种书）
combine成员函数，用来相加（两本书相加的时候保证是它们的售价相加）
read函数，将数据从istream读入到Sales_data对象中
print函数，将Sales_data对象输出ostream

设计类的一个很好的窍门是，你先假装它实现了，去用它，然后再去实现它：接下来的代码注意啦，第一次使用类，来看看有多好用（假如你没有类的话，你可以用C写写试试）：

Sales_data current; //保存当前求和结果的变量
if(read(cin, current)) //如果有交易输入
{
    Sales_data next; //用于保存下一条交易数据
    while(read(cin, next))
    {
        if(current.isbn() == next.isbn()) //如果是同一种书
        {
            current.combine(next); //加上这个交易额和交易数量
        }
        else
        {
            print(cout, current) << endl; //输出目前这种书的结果
            current = next; //更新书本
        }
    }
    print(cout, current) << endl; //输出最后一条
}
else
{
    cout << "没输入啊老板" << endl; //提醒用户没输入
}

这个程序要求书本按照书籍种类输入，就是说ABA这样输入会打印出ABA，最好是AAB输入，这样A就被加和了。总之，使用类可以让我们专注在业务逻辑上，不用管类的实现，上面的程序基本是人去做这个事情的顺序，我们现在用这个小程序就代替了，当然，我们还没实现类呢。

定义类

如下代码，我还加了一些使用的函数定义：

struct Sales_data
{
    //数据成员
    string bookNo; //书号
    unsigned units_sold = 0; //售出册数
    double revenue = 0; //总销售收入

    //成员函数
    string isbn() const //返回书本isbn号，这里的const待会解释
    {
        return bookNo;
    }
    Sales_data& combine(const Sales_data&); //函数声明
    double avg_price() const; //返回售出书籍的均价，这里的const也待会解释
}

定义成员函数

我们来看一下isbn函数，你别看这个函数简单，细细推导的话，我们可以从这个函数中学到很多东西。我们先来看一下我们是怎么调用这个函数的：

current.isbn()

我们是用点运算符来访问current对象的isbn成员来调用的，想想是谁在调用成员函数呢？是这个类的对象在调用，所以isbn函数返回的bookNo是current这个对象的bookNo，所以实际的过程是这样的：

Sales_data::isbn(&current); //调用的时候传入了current的地址

而在类内部，任何对类成员的直接访问都被看作this的隐式引用，所以，我们也可以把isbn函数写成：

string isbn() const
{
    return this->bookNo;
}

因为this总是指向调用它的这个对象，所以C++把this看作常量指针，意思是指针本身是常量，我们不允许改变this中保存的地址。第二个可以从isbn函数中学习的就是const，我们先来看没有const的情况：

string isbn()
{
    return this->bookNo;
}

那我们来调用试试：

const Sales_data test;
test.isbn(); //这里会报错

为什么会报错呢？我们来分析下，上面这句调用的话用this写出来的话等价于：

Sales_data::isbn(&test);
//在类内部执行的时候是这样的
string isbn() 
{
    return this->bookNo;
}

问题就出在this指针上，因为this是指针常量，它只是本身值不变，但它可以改变它所指对象的值（它是顶层const），而它所指向的test对象是const的，所以引发了矛盾。也就是说，我们如果不加const的话，这个函数只能被非const对象调用。现在，我们知道了const的作用了：修改隐式this指针的类型，使它成为顶层和底层都是const的类型。本质上isbn的函数是这样的：

string isbn(const Sales_data *const this)
{
    return this->bookNo;
}

怎么样，还是有点复杂吧，然而你知其所以然之后，你就可以一直写成最简单的形式了啊：

string isbn() const //返回书本isbn号，这里的const待会解释
{
    return bookNo;
}

C++官方说法：this是隐式地，没办法直接将它声明成指向常量的指针，于是设计者们就想出了这样的办法：把const放在参数列表之后表示this是一个指向常量的指针（它本身也是个常量哦）。像这样使用const的成员函数被称作常量成员函数。

graph LR
常量成员函数-->常量和非常量对象都可调用

graph LR
普通成员函数-->非常量对象才能调用

一定要理解上面的图，不理解我说了那么多就白说了。

编译器对类的处理顺序

编译器分两步处理类：

首先编译成员变量的声明
再编译成员函数所以啊，成员函数可以随意使用类中的其他成员变量不用管它们出现的次序。

在类的外面也可以定义其成员函数

我们来定义一下类中声明的avg_price函数，只要在函数名前面加一个作用域说明符::就行了：

double Sales_data::avg_price() const
{
    if(units_sold>0) //有卖出书的话
    {
        return revenue/units_sold;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}

编译器看到 avg_price 这个函数是在 Sales_data 中，就会把它当成在类内部了。

下面我们来看一下combine函数的定义：

Sales_data& Sales_data::combine(const Sales_data &rhs)
{
    units_sold += rhs.units_sold;
    revenue += rhs.revenue;
    return *this; //返回调用该函数的对象
}

上面的&都是引用，不是取地址啊，不要连这个都搞错了。这个函数值得介绍的是返回值，为什么要这样返回呢？为了可以这样调用： a.combine(b).combine(c) 至少我觉得是这样。

定义类相关的非成员函数

类的设计者常常需要定义一些辅助函数，我们接下来就会以Sales_data类为例来介绍一些函数；尽管这些函数定义的操作从概念上来说属于类的接口组成部分，但它们其实不属于类本身。

定义read和print函数

我们来定义一下前面用过的这两个函数：

//输入的信息包括ISBN、售出总数和售出价格
istream &read(istream &is, Sales_data &item)
{
    double price = 0;
    is >> item.bookNo >> item.units_sold >> price;
    item.revenue = price * item.units_sold;
    return is;
}
//print自己写

这个函数就解释一个地方，返回类型是istream，因为IO类不能被拷贝。这样2000块差不多到手了，之后的章节会介绍更多细节。

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