C++基础（四）_c++程序复位指令-优快云博客

本文详细介绍了C++中的类，包括类的定义、构造函数、类的其他特性、静态成员以及I/O类常识。讨论了构造函数的默认初始化、成员的初始化顺序、友元函数的作用、静态成员的共享特性、以及I/O流的操作等核心概念。

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1. 类的定义

编译器一般分两步处理类：首先编译成员的声明，然后处理成员函数体。

默认构造函数：当我们的类没有显示的定义构造函数，那么编译器会为我们隐式的顶一个一个“合成的默认构造函数”（并非所有的编译器都如此），其按照如下规则初始化类的数据成员：

如果存在类内的初始值，这用初始值初始化成员

否则，默认初始化该成员

构造函数初始值列表，即构造函数冒号与花括号之间的部分：

Sales（const std::string&s):bookNo(s){}

但某个数据成员被构造函数初始化列表忽略时，其将以与合成默认构造函数相同的方式隐式初始化。

在C++中，我们使用访问说明符加强类的封装：

定义在public后的成员在整个程序内可被访问，其主要用于定义类的接口

定义在private下的成员可以被类的成员函数访问，但不能被使用该类的代码访问。

class和struct两个关键字都可以定义类，唯一的区别是：struct默认的访问权限为public，而class为private。

当我们希望其他类或者函数可以访问类的非公有成员时，我们勊将其他类或者函数定义成为类的友元。友元的声明只能出现在类的内部，但具体位置不限，其标志是friend关键字。

部分编译器允许在尚无友元函数的初始生命的情况下就调用它，不过最好加上独立的函数声明，进而支持跨平台性。

2.类的其他特性

定义一个类型成员：

class{
public :
  typedef std::string::size_type pos;//这里我们定义了一个类型成员
private:
   pos height;
}

需要注意的是，用于定义类型的成员必须先定义后使用，因此类型成员通常出现在类开始的地方。

定在在类内部的成员函数是自动inline的，我们既可以在类内把inline作为声明的一部分显示的声明成员函数，同样也可以在类的外部用inline关键字修饰函数的定义。尽管我们可以在生命和定义处同时添加inline,但最好只在外部定义是添加。

mutable关键字声明的变量表示该成员在任何情况下都可以被修改，即使在const成员函数内部。一个可变数据成员永远不可能是const的，即使他属于const对象的成员。

class Sample{
     void some() const;//const 成员函数
      
     mutable size_t access;//可变数据成员
}；
void Sample::some() const{
     access++;
}

一个const成员函数如果以引用的形式返回*this，那么它的返回类型将是常量引用。

类的声明：

class Screen;

这类声明称为前向声明，对于Screen来说，它在声明之后定义之前是一个不完全类型，其只能在有限的情形下使用，可以定义该类型的引用或指针，也可以声明以该类型为返回值的函数，或用作函数参数。因为在定义之前，编译器不知道该类型需要多少内存空间。

如果一个类制定了友元类，则友元类的成员函数可以访问此类包括非公有成员在内的所有成员，必须注意，友元关系不存在传递性。

class Screen{
    friend class Windows;
};

如果想令成员函数作为友元：

class Screen{
     friend void Window::clear(int i);
};

类和非成员函数的声明不是必须在他们的友元声明之前，同时，即使我们仅仅是用声明友元的类的成员调用该友元函数，它必须被声明过的。

class X{
    friend void f(){ //do something 
    }//友元函数可以定义在类的内部
};
void f();//但是必须声明！

如果一个成员函数在类定义外面定义，且其返回值为类的内部定义的类型，这需要给返回类型加上类作用域。

如果成员使用了外层作用域中的某个名字，而该名字代表一种类型，则类不能再之后重新定义该名字

3. 构造函数

如果没有在构造函数的初始化列表中显式的初始化成员，则该成员将在构造函数体执行之前执行默认初始化，即构造函数体内执行的实际上是赋值而非初始化操作。但遇到const成员变量时，实际上必须在初始化列表中进行初始化。

简单来说，初始化和赋值方式有两个区别：一个是底层效率问题，还有就是有些成员必须初始化。

成员的初始化顺序与他们在类定义中出现的顺序一致，而与初始化列表中出现的顺序无关，不过最好另初始化列表的顺序与其出现顺序一致。

我们可以为构造函数提供默认实参，如果一个构造函数为所有参数都提供了默认实参，这相当于其提供了一个默认构造函数。

class Sales{
   Sales(std::string s = " "):books(s){};
   string books;
};//相当于同时提供了一个默认构造函数

如果构造函数接受一个实参，这它实际上定义了转换为此类型的隐式转换机制，有时我们称这种构造函数为转换构造函数。

string book = “999-9999”；
item.combine(book)//combine的形参实际上为一个包含以string为参数的构造函数的类对象

一般来说，这种转换只允许一步类类型转换；不过这种转换不见得总是有效。

如果我们想要抑制这种类型的转换，可以在构造函数前加上explicit关键字，该关键字仅仅在类中声明函数时出现，在类外部定义时不应重复。一旦定义了explicit会影响拷贝初始化：

Sales item(null_book);//正确
Sales item2 = null_book;//错误

聚合类的定义，即但满足以下条件时，我们称类为聚合类：

A 所有成员都是public；
B 没有定义任何构造函数；
C 没有类内初始值；
D 没有积累，也没有virtual函数

struct Data{
    int ival;
    string s;
}

聚合类可以使用以下方式声明：

Data val2 = { 0,"Anna"};

花括号中值的顺序应与类中声明的顺序一致。

4.类的静态成员

声明静态成员：我们通过在成员的声明之前加上static关键字，使其与类关联。

类的静态成员存在于任何对象中，为类的所有对象共享，同时静态成员函数也不与任何对象绑定在一起，它们不包含this指针。

静态成员函数不能是const，也不能在内部使用this，包括显示的使用this或者调用非静态成员这类隐式的使用。

但是，虽然静态成员（函数和变量）不属于某个对象，但我们仍可以通过类的对象，指针或者引用访问它们，当然还可以使用类作用域运算符。

当在类的外部定义静态成员时，不能重复static关键字，该关键字只出现在类内部的声明语句。同时，我们必须在类的外部定义和初始化每个静态成员。

class Sales{
    static int sample;
};
int Sales::sample = 1;

相比非静态成员，静态成员还可以被用作默认实参。

5. I/O 类常识

IO对象不能执行拷贝和赋值操作：

ofstream out1,out2;
out1 = out2;              //不能对流对象赋值
ofstream print(ofstream); //不能初始化ofstream参数
out2 = print(out2);       //不能拷贝流对象

C++通了一系列的变量和函数访问和操纵流的条件状态：

strm::iostate   //基本形式

strm::badbit   s.eof()// 表示流已崩溃，不可恢复错误
strm::failbit     s.fail()//  指出一个IO操作失败了
strm::eofbit     s.bad()// 流已经到了文件结束
strm::goodbit   s.good()//表示流正常，此值为0

s.clear()     //将流复位
s.clear(flag) //将指定位复位
s.setstate(flag) //将流置位
s.rdstate() //返回流的当前状态，返回类型为strm::iostate

一旦一个流发生错误，其后续的IO操作都会失败。确定一个流状态最简单的办法是将他当做一个条件来使用：

while(cin >> word)
     //OK, 读成功

管理条件状态：

strm::iostate old = cin.rdstate();
cin.clear();
process_cin(cin);
cin.setstate(old);

每个输出流都会管理一个缓冲区，这样可以减少系统调用次数，提升性能，有很多原因可以导致缓冲区刷新：

程序正常结束，作为main 的return操作的一部分，缓冲区刷新被执行；

缓冲区满，需要刷新缓冲区，而后新数据才可以进入；

使用操作符“ endl" 来主动刷新；

在每个输出操作后，使用unitbuf操作符设置流内部状态，清空缓冲区，默认的cerr是设置unitbuf的，即错误输出都是立即刷新的，nounitbuf执行反向操作；

一个流被关联到另一个流，若一个输入流被关联到一个输出流，则任何读入操作都会先刷新输出流，标准库中cout和cin关联在一起的，使用tie函数可以绑定输入和输出流：

cin.tie(&cout);

使用flush或者ends，flush刷新但不输出，ends插入一个空字符后刷新缓冲区。

如果程序直接崩溃，输出缓冲区不会被刷新。

创建文件流对象时，若提供了一个文件名（即可以是string，也可以是C字符串），则open会自动被调用：

ifstream in(ifile);//创建对象，并打开文件
ofstream out ;// 未关联任何对象
out.open(file) ; // 关联到对象，若open失败，failbit会被置位

检测open操作的状态是一个好的习惯：

out.open(file);
if(out) // 检查状态，成功为1

我们需要注意，当一个文件流已经关联到某个文件，则想要关联别的文件，需要先关闭流，然后重新打开

out.close();
out.open(new_file);

当流对象被销毁时，其close函数会被自动调用。

每个流都会有一个关联的文件模式，一般来说输入流关联in模式，输出流关联out模式，输入输出流同时关联in & out模式。当然，我们也可以手动指定打开模式：

ofstream out;
out.open("a.txt",ofstream::app);
out.open("a.txt",ofstream::ate); //定位到末尾
out.open("a.txt",ofstream::binary);
out.open("a.txt",ofstream::trunk);

6. string流
sstream头文件定义了三个类型支持内存IO：istringstream从string读入数据，ostringstream向string写数据，stringstream读写string。stringstream除继承来的操作外，还有些特有的操作：

sstream strm;//未绑定string对象

sstream strm(S);//绑定string对象，保存S的一个拷贝，此函数为explicit
strm.str();//返回strm保存的string拷贝
strm.str(s);//strm.str(s);//将s拷贝到sstream对象中

如果我们想要清空一个sstring对象，可以使用：