程序设计与算法语言 静态与友元 C/C++ Programming and Algorithms Static, Friend and Const Dongke Sun ( 孙东科 ) 东南大学机械工程学院 School of Mechanical Engineer

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1 程序设计与算法语言 静态与友元 C/C++ Programming and Algorithms Static, Friend and Const Dongke Sun ( 孙东科 ) dksun@seu.edu.cn 东南大学机械工程学院 School of Mechanical Engineering Southeast University Spring semester, 2019

2 牢记 80/20 定律 The Pareto Principle Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

3 提纲 1 类的静态成员 2 友元与友元函数 3 类的常量成员 4 mutable 类型 5 总结与思考 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

4 提纲 类的静态成员 1 类的静态成员 2 友元与友元函数 3 类的常量成员 4 mutable 类型 5 总结与思考 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

5 类的静态成员 类的静态成员 类的静态成员 : 类中被关键词 static 修饰的成员, 有两种 : 静态数据成员 静态成员函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

6 类的静态成员 类的静态成员 类的静态成员 : 类中被关键词 static 修饰的成员, 有两种 : 静态数据成员 类的普通数据成员 静态成员函数 一个类的不同对象, 其普通数据成员的存储空间是相互独立的 1 class Person // 数据成员 + 动作 2 { 3 private: 4 char name[20]; // 姓名 5 char gender; // 性别 6 int age; // 年龄 7 public: 8 void SetData(char [ ], char, int ); 9 void GetName(char *); 10 char GetGender( ); 11 int GetAge( ); 12 }; 13 Person ChengB("ChengBin", F, 20), ZhangJ("ZhangJie", M, 18); 类 Person 的两个对象 ChengB 和 ZhangJ 的内存空间是相互独立的 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

7 类的静态数据成员 类的静态成员 如果将类的一个数据成员定义成静态成员, 则这个类所有对象的该成员共用同一存储空间 1 class Sample 2 { 3 private: 4 int a, b, c ; 5 static int d ; // 声明静态数据成员, 但未定义 ( 需要初始化 ) }sa, sb, sc; 对象 sa sb sc 的数据成员 a b c 在内存空间是相互独立的, 而数据成员 d 是属于类 Sample 的, 不专属于任何对象 静态数据成员实际上 ( 本质上要看所在的内存分区 ) 是类域中的全局变量 因此, 类的静态数据成员的初始化 必须在类体外进行 : Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

8 类的静态数据成员 类的静态成员 如果将类的一个数据成员定义成静态成员, 则这个类所有对象的该成员共用同一存储空间 1 class Sample 2 { 3 private: 4 int a, b, c ; 5 static int d ; // 声明静态数据成员, 但未定义 ( 需要初始化 ) }sa, sb, sc; 对象 sa sb sc 的数据成员 a b c 在内存空间是相互独立的, 而数据成员 d 是属于类 Sample 的, 不专属于任何对象 静态数据成员实际上 ( 本质上要看所在的内存分区 ) 是类域中的全局变量 因此, 类的静态数据成员的初始化 必须在类体外进行 : Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

9 类的静态数据成员 类的静态成员 如果将类的一个数据成员定义成静态成员, 则这个类所有对象的该成员共用同一存储空间 1 class Sample 2 { 3 private: 4 int a, b, c ; 5 static int d ; // 声明静态数据成员, 但未定义 ( 需要初始化 ) }sa, sb, sc; 对象 sa sb sc 的数据成员 a b c 在内存空间是相互独立的, 而数据成员 d 是属于类 Sample 的, 不专属于任何对象 静态数据成员实际上 ( 本质上要看所在的内存分区 ) 是类域中的全局变量 因此, 类的静态数据成员的初始化 必须在类体外进行 : 8 int Sample::d(10); // 初始化, 直接初始化 (direct initialization) 或 8 int Sample::d = 10; // 初始化, 拷贝初始化 (copy initialization) Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

10 类的静态成员静态数据成员的使用 类的静态数据成员必须在类体外进行初始化 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Sample 4 { 5 int n; 6 static int sum; // 静态成员 7 public: 8 Sample(int x) 9 { n=x; } 10 void add( ) const // 注意 11 { sum+=n; } 12 void disp( ) 13 { 14 cout<<"n="<<n<<",sum="<< sum<<endl; 15 } 16 }; 17 int Sample::sum = 0; // 初始化 18 int main( ) 19 { 22 Sample a(2), b(3), c(5); 23 a.add( ); a.disp( ); 24 b.add( ); b.disp( ); 25 c.add( ); c.disp( ); 26 cout <<"sizeof(a) : "<< sizeof(a)<<endl; 27 cout <<"sizeof(b) : "<< sizeof(b)<<endl; 28 cout <<"sizeof(c) : "<< sizeof(c)<<endl; 29 return 0; 30 } 程序运行结果是 : Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

11 类的静态成员静态数据成员的使用 类的静态数据成员必须在类体外进行初始化 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Sample 4 { 5 int n; 6 static int sum; // 静态成员 7 public: 8 Sample(int x) 9 { n=x; } 10 void add( ) const // 注意 11 { sum+=n; } 12 void disp( ) 13 { 14 cout<<"n="<<n<<",sum="<< sum<<endl; 15 } 16 }; 17 int Sample::sum = 0; // 初始化 18 int main( ) 19 { 22 Sample a(2), b(3), c(5); 23 a.add( ); a.disp( ); 24 b.add( ); b.disp( ); 25 c.add( ); c.disp( ); 26 cout <<"sizeof(a) : "<< sizeof(a)<<endl; 27 cout <<"sizeof(b) : "<< sizeof(b)<<endl; 28 cout <<"sizeof(c) : "<< sizeof(c)<<endl; 29 return 0; 30 } 程序运行结果是 :n=2, sum=2 n=3, sum=5 n=5, sum=10 sizeof(a) : 4 sizeof(b) : 4 sizeof(c) : 4 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

12 类的静态成员静态数据成员的使用 类的静态数据成员必须在类体外进行初始化 1 #include <iostream> 如果将主函数改写为 2 using namespace std; 18 int main( ) 3 class Sample 19 { 4 { 20 Sample a(2), b(3), c(5); 5 int n; 21 a.add(); b.add(); c.add(); 6 static int sum; // 静态成员 22 a.disp();b.disp();c.disp(); 7 public: 23 return 0; 8 Sample(int x) 24 } 9 { n=x; } 10 void add( ) const // 注意程序运行结果是 : 11 { sum+=n; } 12 void disp( ) 13 { 14 cout<<"n="<<n<<",sum="<< sum<<endl; 15 } 16 }; 17 int Sample::sum = 0; // 初始化 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

13 类的静态成员静态数据成员的使用 类的静态数据成员必须在类体外进行初始化 1 #include <iostream> 如果将主函数改写为 2 using namespace std; 3 class Sample 4 { 5 int n; 6 static int sum; // 静态成员 7 public: 8 Sample(int x) 9 { n=x; } 10 void add( ) const // 注意 11 { sum+=n; } 12 void disp( ) 13 { 14 cout<<"n="<<n<<",sum="<< sum<<endl; 15 } 16 }; 17 int Sample::sum = 0; // 初始化 18 int main( ) 19 { 20 Sample a(2), b(3), c(5); 21 a.add(); b.add(); c.add(); 22 a.disp();b.disp();c.disp(); 23 return 0; 24 } 程序运行结果是 : n=2, sum=10 n=3, sum=10 n=5, sum=10 静态数据成员的全局性静态数据成员实际上是类域中的全局变量, 其定义 ( 初始化 ) 不应该被放在头文件中 ( 接口与实现分离 ) Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

14 类的静态成员静态数据成员的使用 类的静态数据成员必须在类体外进行初始化 1 #include <iostream> 如果将主函数改写为 2 using namespace std; 3 class Sample 4 { 5 int n; 6 static int sum; // 静态成员 7 public: 8 Sample(int x) 9 { n=x; } 10 void add( ) const // 注意 11 { sum+=n; } 12 void disp( ) 13 { 14 cout<<"n="<<n<<",sum="<< sum<<endl; 15 } 16 }; 17 int Sample::sum = 0; // 初始化 18 int main( ) 19 { 20 Sample a(2), b(3), c(5); 21 a.add(); b.add(); c.add(); 22 a.disp();b.disp();c.disp(); 23 return 0; 24 } 程序运行结果是 : n=2, sum=10 n=3, sum=10 n=5, sum=10 静态数据成员的全局性静态数据成员实际上是类域中的全局变量, 其定义 ( 初始化 ) 不应该被放在头文件中 ( 接口与实现分离 ) 静态数据成员可在 const 成员函数中被合法地改变, 而普通数据成员则不可 静态数据成员可作为类的成员函数的可选参数, 而普通数据成员则不可以 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

15 类的静态成员函数 类的静态成员 静态成员函数属于类, 就像静态数据成员属于类一样 静态成员函数不能访问非静态成员, 但可以访问静态成员 可以通过类名或对象名直接调用静态成员函数和数据成员 静态成员函数不能访问非静态成员, 但可以访问静态成员 1 class A 2 { 3 public: 4 A() 5 { } 6 static void test() 7 { m_a += 1; } // Error: invalid use of member A::m_a 8 void hello() 9 { } 10 private: 11 static int m_statica; 12 static A * m_ga; 13 int m_a; 14 }; 15 int main() 16 { return 0; } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

16 类的静态成员函数 类的静态成员 静态成员函数属于类, 就像静态数据成员属于类一样 静态成员函数不能访问非静态成员, 但可以访问静态成员 可以通过类名或对象名直接调用静态成员函数和数据成员 静态成员函数不能访问非静态成员, 但可以访问静态成员 1 class A 2 { 3 public: 4 A() 5 { m_ga = this; } // 把 this 指针赋值静态成员 6 static void test() 7 { m_ga->m_a += 1; } // Right: 在静态成员函数内部间接访问非静态成员 8 void hello() 9 { } 10 private: 11 static int m_statica; 12 static A * m_ga; 13 int m_a; 14 }; 15 int main() 16 { return 0; } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

17 类的静态成员函数 类的静态成员 静态成员函数的使用下面程序运行结果是? 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Sample 4 { 5 int a; static int b; // 成员变量 静态数据成员 6 public: 7 static int c; 8 Sample(int x) { a=x; b+=x; } 9 static void disp(sample s) // 类体外的函数定义不能指定关键字 static 10 { cout<<"a="<<s.a<<", b="<<b<<endl; } 11 }; 12 int Sample::b = 10; int Sample::c = 20; // 静态数据成员初始化 13 int main( ) 14 { 15 Sample s1(2), s2(3); 16 Sample::disp(s1); // 可改写为 s1.disp(s1); 或 s2.disp(s1); 17 Sample::disp(s2); // 可改写为 s1.disp(s2); 或 s2.disp(s2); 18 cout<<"c="<<sample::c<<endl; // Sample::c 可改写为 s1.c 或 s2.c 19 return 0; 20 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

18 类的静态成员函数 类的静态成员 程序运行结果是 : Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

19 类的静态成员函数 类的静态成员 程序运行结果是 : a=2, b=15 a=3, b=15 c=20 关于静态成员的说明 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

20 类的静态成员函数 类的静态成员 程序运行结果是 : a=2, b=15 a=3, b=15 c=20 关于静态成员的说明 静态成员之间可以相互访问, 包括 :1) 类的静态成员函数访问类的静态数据成员 ;2) 类的静态成员函数调用类的静态成员函数 静态成员函数由同一类中的所有对象共用, 只能调用静态成员变量和静态成员函数 ; 而非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员 静态成员函数没有 this 指针, 它不能返回非静态成员 这是因为除了类的实例 ( 对象 ) 会调用它, 类本身也会调用它 静态成员函数与类的其他函数相比, 其调用效率略高 这是由于静态成员函数没有 this 指针带来的开销 静态成员函数在编译阶段获得存储空间, 故不能被定义为虚函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

21 类的静态成员函数 类的静态成员 程序运行结果是 : a=2, b=15 a=3, b=15 c=20 关于静态成员的说明 静态成员之间可以相互访问, 包括 :1) 类的静态成员函数访问类的静态数据成员 ;2) 类的静态成员函数调用类的静态成员函数 静态成员函数由同一类中的所有对象共用, 只能调用静态成员变量和静态成员函数 ; 而非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员 静态成员函数没有 this 指针, 它不能返回非静态成员 这是因为除了类的实例 ( 对象 ) 会调用它, 类本身也会调用它 静态成员函数与类的其他函数相比, 其调用效率略高 这是由于静态成员函数没有 this 指针带来的开销 静态成员函数在编译阶段获得存储空间, 故不能被定义为虚函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

22 类的静态成员函数 类的静态成员 程序运行结果是 : a=2, b=15 a=3, b=15 c=20 关于静态成员的说明 静态成员之间可以相互访问, 包括 :1) 类的静态成员函数访问类的静态数据成员 ;2) 类的静态成员函数调用类的静态成员函数 静态成员函数由同一类中的所有对象共用, 只能调用静态成员变量和静态成员函数 ; 而非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员 静态成员函数没有 this 指针, 它不能返回非静态成员 这是因为除了类的实例 ( 对象 ) 会调用它, 类本身也会调用它 静态成员函数与类的其他函数相比, 其调用效率略高 这是由于静态成员函数没有 this 指针带来的开销 静态成员函数在编译阶段获得存储空间, 故不能被定义为虚函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

23 类的静态成员类的静态成员 详解 可以通过类名调用静态成员函数, 但不能通过类名来调用类的非静态成员函数 1 class Point 2 { 3 public: 4 void init() 5 { 6 } 7 static void output() 8 { 9 } 10 }; 11 void main() 12 { 13 Point::init(); 14 Point::output(); 15 } 编译出错 :error C2352: Point::init : illegal call of non-static member function Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

24 类的静态成员类的静态成员 详解 可以通过类的对象调用静态成员函数和非静态成员函数 1 class Point 2 { 3 public: 4 void init() 5 { 6 } 7 static void output() 8 { 9 } 10 }; 11 void main() 12 { 13 Point pt; 14 pt.init(); // 调用非静态成员函数 15 pt.output(); // 调用静态成员函数 16 } 编译通过 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

25 类的静态成员类的静态成员 详解 类的静态成员函数不能调用类的非静态成员 1 class Point 2 { 3 public: 4 void init() { } 5 static void output() { printf("%d\n", m_x); } 6 private: 7 int m_x; 8 }; 9 void main() 10 { 11 Point pt; 12 pt.output(); 13 } 编译出错 :error C2597: illegal reference to data member Point::m_x in a static member function 因为静态成员函数属于整个类, 在类实例化对象之前就已经分配空间了, 而类的非静态成员必须在类实例化对象后才有内存空间, 所以这个调用就出错了, 就好比没有声明一个变量却提前使用它一样 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

26 类的静态成员类的静态成员 详解 类的非静态成员函数可以调用静态成员函数, 反之则不能 1 class Point 2 { 3 public: 4 Point() { m_npointcount++; } 5 ~Point() { m_npointcount--; } 6 static void output() { printf("%d\n", m_npointcount); } 7 private: 8 static int m_npointcount; 9 }; 10 void main() 11 { 12 Point pt; 13 pt.output(); 14 } 编译出错 :error LNK2001: unresolved external symbol "private: static int Point ::m_npointcount" (?m_npointcount@point@@0ha) 这是因为类的静态成员变量在使用前必须初始化 在 main() 函数前加上 int Point::m_nPointCount = 0; 再编译链接无错误, 运行程序将输出 1 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

27 静态成员详解 类的静态成员 类的静态成员变量使用前, 必须先对其进行初始化 1 class Point 2 { 3 public: 4 Point() { m_npointcount++; } 5 ~Point() { m_npointcount--; } 6 static void output() { printf("%d\n", m_npointcount); } 7 private: 8 static int m_npointcount; 9 }; 10 void main() 11 { 12 Point pt; 13 pt.output(); 14 } 编译无误, 但生成可执行文件时报链接错误 : error LNK2001: unresolved ext ernal symbol "private: static int Point::m_nPointCount"(?m_nPointCount@Po int@@0ha) 这是因为类的静态成员变量在使用前必须先初始化 在主函数前加上 int Point::m_nPointCount = 0; 再次编译链接则无误, 运行时输出 1 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

28 提纲 友元与友元函数 1 类的静态成员 2 友元与友元函数 3 类的常量成员 4 mutable 类型 5 总结与思考 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

29 类的友元函数 友元与友元函数 类的封装性和信息的隐蔽性在类内, 类的任意成员函数均能够访问类的私有成员 在类外, 只能由公有成员函数才能访问类的私有成员 通过公有成员函数接口访问私有成员 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

30 类的友元函数 友元与友元函数 类的封装性和信息的隐蔽性 在类内, 类的任意成员函数均能够访问类的私有成员 在类外, 只能由公有成员函数才能访问类的私有成员 通过公有成员函数接口访问私有成员 12 class Point 13 { 14 int x, y; 15 public: 16 Point(int a=0, int b=0) { x= a; y=b; } 17 ~Point() { } 18 void Show( ) { cout<<"point( "<<x<<, <<y<<")\n"; } 19 int Getx( ) { return x; } 20 int Gety( ) { return y; } 21 }p1, p2(1,1); 22 double distance(point &p1, Point &p2 )//normal 1 { // 2 return sqrt( 3 (p1.getx( )-p2.getx( )) *(p1.getx( )-p2.getx( )) 4 + (p1.gety( )-p2.gety( )) *(p1.gety( )-p2.gety( )) 5 ); 6 } 7 int main( ) 8 { 9 cout << distance(p1, p2) << endl; 10 return 0; 11 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

31 类的友元函数 友元与友元函数 类的封装性和信息的隐蔽性 在类内, 类的任意成员函数均能够访问类的私有成员 在类外, 只能由公有成员函数才能访问类的私有成员 通过公有成员函数接口访问私有成员 12 class Point 13 { 14 int x, y; 15 public: 16 Point(int a=0, int b=0) { x= a; y=b; } 17 ~Point() { } 18 void Show( ) { cout<<"point( "<<x<<, <<y<<")\n"; } 19 int Getx( ) { return x; } 20 int Gety( ) { return y; } 21 }p1, p2(1,1); 22 double distance(point &p1, Point &p2 )//normal 1 { // 多次调用公有函数, 开销较大 2 return sqrt( 3 (p1.getx( )-p2.getx( )) *(p1.getx( )-p2.getx( )) 4 + (p1.gety( )-p2.gety( )) *(p1.gety( )-p2.gety( )) 5 ); 6 } 7 int main( ) 8 { 9 cout << distance(p1, p2) << endl; 10 return 0; 11 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

32 类的友元函数 友元与友元函数 类的封装性和信息的隐蔽性 在类内, 类的任意成员函数均能够访问类的私有成员 在类外, 只能由公有成员函数才能访问类的私有成员 通过公有成员函数接口访问私有成员 12 class Point 13 { 14 int x, y; 15 public: 16 Point(int a=0, int b=0) { x= a; y=b; } 17 ~Point() { } 18 void Show( ) { cout<<"point( "<<x<<, <<y<<")\n"; } 19 int Getx( ) { return x; } 20 int Gety( ) { return y; } 21 }p1, p2(1,1); 22 double distance(point &p1, Point &p2 )//normal 1 { // 多次调用公有函数, 开销较大 2 return sqrt( 3 (p1.getx( )-p2.getx( )) *(p1.getx( )-p2.getx( )) 4 + (p1.gety( )-p2.gety( )) *(p1.gety( )-p2.gety( )) 5 ); 6 } 7 int main( ) 8 { 9 cout << distance(p1, p2) << endl; 10 return 0; 11 } 有没有办法在普通函数 distance() 中直接访问 Point 的私有成员呢? Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

33 类的友元函数 友元与友元函数 Solution 类的封装性和信息的隐蔽性回答是肯定的在类内, 类的任意成员函数均能够访问类的私有成员 : 有! 只需将函数 distance( ) 说明为类 Point 的友元 (friend) 函数! 在类外, 只能由公有成员函数才能访问类的私有成员 通过公有成员函数接口访问私有成员 12 class Point 13 { 14 int x, y; 15 public: 16 Point(int a=0, int b=0) { x= a; y=b; } 17 ~Point() { } 18 void Show( ) { cout<<"point( "<<x<<, <<y<<")\n"; } 19 int Getx( ) { return x; } 20 int Gety( ) { return y; } 21 }p1, p2(1,1); 22 double distance(point &p1, Point &p2 )//normal 1 { // 多次调用公有函数, 开销较大 2 return sqrt( 3 (p1.getx( )-p2.getx( )) *(p1.getx( )-p2.getx( )) 4 + (p1.gety( )-p2.gety( )) *(p1.gety( )-p2.gety( )) 5 ); 6 } 7 int main( ) 8 { 9 cout << distance(p1, p2) << endl; 10 return 0; 11 } 有没有办法在普通函数 distance() 中直接访问 Point 的私有成员呢? Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

34 类的友元函数 友元与友元函数 友元函数的定义方法是 : 1 class A 2 { friend void fun(...); // 说明函数 fun( ) 是类 A 的友元函数 5 }; 6 void fun(...) 7 { class A a; // 于是在此函数中, 可以直接访问类 A 的私有成员 10 } 将前文的程序代码修改为 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

35 类的友元函数 友元与友元函数 友元函数的定义方法是 : 1 class A 2 { friend void fun(...); // 说明函数 fun( ) 是类 A 的友元函数 5 }; 6 void fun(...) 7 { class A a; // 于是在此函数中, 可以直接访问类 A 的私有成员 10 } 将前文的程序代码修改为 1 class Point 2 { 3 int x, y; 4 public: friend double distance(point&, Point& ); // 修改之处, 也可以将主函数 main 声明为一个类的友元函数 7 }; Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

36 类的友元函数 友元与友元函数 8 double distance(point &p1, Point &p2 ) 9 { 10 // 修改之处 11 return sqrt( (p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x) + (p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y) ); 12 } 13 int main( ) // 也可以将主函数 main 声明为一个类的友元函数 14 { 15 Point p1, p2(1,1); 16 cout<<distance(p1,p2)<<endl; 17 return 0; 18 } 关于友元函数的几点说明 : Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

37 类的友元函数 友元与友元函数 8 double distance(point &p1, Point &p2 ) 9 { 10 // 修改之处 11 return sqrt( (p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x) + (p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y) ); 12 } 13 int main( ) // 也可以将主函数 main 声明为一个类的友元函数 14 { 15 Point p1, p2(1,1); 16 cout<<distance(p1,p2)<<endl; 17 return 0; 18 } 关于友元函数的几点说明 : 友元函数不是类的成员函数, 访问权限不能限制友元函数 友元函数的说明可放在 private public protected 的任意段中 友元函数可以在类外直接访问包含私有和保护成员在内的所有成员 友元函数可提高程序的运行效率, 但破坏了类中信息的隐蔽性 友元函数破坏了类的封装性, 要慎用友元函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

38 类的友元函数 友元与友元函数 普通函数可以做友元函数, 类的成员函数也可以作为其他类的友元函数 1 class N; // 为什么用引用性声明? 2 class M 3 { 4 int a, b; 5 public: 6 M(int x, int y) 7 { a=x; b=y; } 8 void Print( ) 9 { 10 cout<<"a="<<a<< \t <<"b= "<<b<<endl; 11 } 12 void Setab(N &);// 类 M 的成员 13 }; 14 class N 15 { 16 int c, d; 17 public: 18 N(int a, int b) 19 { c=a; d=b; } 18 void Print( ) 19 { 20 cout<<"c="<<c<< \t <<"d= "<<d<<endl; 21 } 22 friend void M::Setab(N&); // 将 M 类的成员函数说明成类 N 的友 元 它可直接访问类 N 的所有成员 23 }; 24 void M::Setab(N &obj) // 类 N 的友元, 可直接访问类 N 的所有成员 25 { a = obj.c; b = obj.d; } 26 int main( ) 27 { 28 M m(25, 40); N n(55, 66); 29 m.setab(n); m.print(); 30 return 0; 31 } 请问 : 程序运行结果是什么? Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

39 类的友元函数 友元与友元函数 Solution 普通函数可以做友元函数, 类的成员函数也可以作为其他类的友元函数 程序运行结果是 1 class N; // 为什么用引用性声明 : a=55 b=66? 18 void Print( ) 2 class M 19 { 3 { 20 cout<<"c="<<c<< \t <<"d= 4 int a, b; "<<d<<endl; 5 public: 21 } 6 M(int x, int y) 22 friend void M::Setab(N&); // 7 { a=x; b=y; } 将 M 类的成员函数说明成类 N 的友 8 void Print( ) 元 它可直接访问类 N 的所有成员 9 { 23 }; 10 cout<<"a="<<a<< \t <<"b= "<<b<<endl; 24 void M::Setab(N &obj) // 类 N 的友元, 可直接访问类 N 的所有成员 11 } 25 { a = obj.c; b = obj.d; } 12 void Setab(N &);// 类 M 的成员 26 int main( ) 13 }; 27 { 14 class N 28 M m(25, 40); N n(55, 66); 15 { 29 m.setab(n); m.print(); 16 int c, d; 30 return 0; 17 public: 31 } 18 N(int a, int b) 19 { c=a; d=b; } 请问 : 程序运行结果是什么? Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

40 类的友元函数 友元与友元函数 Solution 普通函数可以做友元函数, 类的成员函数也可以作为其他类的友元函数 程序运行结果是 1 class N; // 为什么用引用性声明 : a=55 b=66? 请运行 FriendMemberFunction.cpp 18 void Print( ) 2 class M 19 { 3 { 20 cout<<"c="<<c<< \t <<"d= 4 int a, b; "<<d<<endl; 5 public: 21 } 6 M(int x, int y) 22 friend void M::Setab(N&); // 7 { a=x; b=y; } 将 M 类的成员函数说明成类 N 的友 8 void Print( ) 元 它可直接访问类 N 的所有成员 9 { 23 }; 10 cout<<"a="<<a<< \t <<"b= "<<b<<endl; 24 void M::Setab(N &obj) // 类 N 的友元, 可直接访问类 N 的所有成员 11 } 25 { a = obj.c; b = obj.d; } 12 void Setab(N &);// 类 M 的成员 26 int main( ) 13 }; 27 { 14 class N 28 M m(25, 40); N n(55, 66); 15 { 29 m.setab(n); m.print(); 16 int c, d; 30 return 0; 17 public: 31 } 18 N(int a, int b) 19 { c=a; d=b; } 请问 : 程序运行结果是什么? Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

41 友元与友元函数从友元函数到友元类 友元的意义 友元函数提供了在不同类成员函数之间 类的成员函数与一般函数之间数据共享的机制 通过友元函数, 一个普通的函数可以获得与成员函数相同的待遇 例如, 当做矩阵和向量的乘法运算时, 矩阵类和向量类分别为 Matrix 和 Vetor 此时, 乘法操作的函数只能是普通函数 这是因为, 一个函数不可能既是变个类的成员又是那个类的成员 这就必须通过友元来处理此类算法以避免频繁的调用成员函数, 从而提高程序的运行效率 友元类 一个友元可以是函数也可以是一个类 如果是函数, 则该函数叫友元函数 ; 如果是类, 则该类叫友元类 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

42 友元类 友元与友元函数 一个类可以作为另一个类的友元 当一个类作为另一个类的友元时, 就意味着 : 这个类的所有成员函数都是另一个类的友元函数 如果类 B 是类 A 的友元, 则类 B 所有的成员函数均可以访问类 A 的所有 ( 含私有 ) 成员 1 class B; 2 class A 3 { 4 int i,j,k; // 类 A 的私有成员 5 void funcina( ); // 类 A 的成员函数, 不可访问类 B 的私有成员 6 friend class B; // B 类是 A 类的友元 7 }; 8 class B 9 { 10 int x,y,z; // 类 B 的私有成员 11 public: 12 void funcinb( ); // 可访问类 A 的私有成员 13 }; 如果类 B 是类 A 的友元, 但类 A 不是类 B 的友元, 则类 A 的成员函数未必可以访问类 B 的私有成员 未必 : 类 A 与类 B 可能存在继承与派生等其他关系 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

43 友元类 友元与友元函数 将一个类说明为另一个类的友元类 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 class B; // 引用性声明 5 class A 6 { 7 int x; 8 void Disp( ) 9 { 10 cout<<"x="<<x<<endl; 11 } 12 friend B; // 声明 B 是 A 的友元类 13 }; class B 16 { 17 public: 程序运行结果 : 18 void Set(int n) 19 { 20 A a; 21 a.x = n; // 可访问 A 类对 象的私有数据成员 x 22 a.disp( ); // 可访问 A 类对 象的私有成员函数 disp( ) 23 } 24 }; int main(void) 27 { 28 B b; 29 b.set(3); return 0; 32 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

44 友元类 友元与友元函数 将一个类说明为另一个类的友元类 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 class B; // 引用性声明 5 class A 6 { 7 int x; 8 void Disp( ) 9 { 10 cout<<"x="<<x<<endl; 11 } 12 friend B; // 声明 B 是 A 的友元类 13 }; class B 16 { 17 public: 程序运行结果 :x=3 18 void Set(int n) 19 { 20 A a; 21 a.x = n; // 可访问 A 类对 象的私有数据成员 x 22 a.disp( ); // 可访问 A 类对 象的私有成员函数 disp( ) 23 } 24 }; int main(void) 27 { 28 B b; 29 b.set(3); return 0; 32 } 这表明 : 类 B 所有的成员函数均可访问类 A 中包含私有成员在内的所有成员 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

45 提纲 类的常量成员 1 类的静态成员 2 友元与友元函数 3 类的常量成员 4 mutable 类型 5 总结与思考 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

46 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 私有数据成员可以通过公有成员函数接口修改 为了保证部分私有数据成员不被修改,C++ 提供了自动保护私有数据成员的机制, 即常数据成员和常成员函数 常量数据成员 方法是在类体中定义数据成员时, 在前面加上关键字 const 1 class Point 2 { 3 int x, y; // 点的坐标 4 const int color; // 点的颜色,color 是常数据成员 5 public: 6 Point(int a=0, int b=0, int c=0): color(c) 7 { 8 x = a; y = b; 9 } 10 }; 以上代码,color 的初始化只能通过构造函数的成员初始化列表实现 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

47 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数 常量成员函数的定义方法 : 在函数头尾部 参数的右括号后加关键词 const Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

48 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数 常量成员函数的定义方法 : 在函数头尾部 参数的右括号后加关键词 const 关于常量成员函数的说明 常量成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改任何数据成员 ( 含常量数据成员 ) 的值 普通成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改常量数据成员, 但是能修改除常量数据成员外的其他数据成员的值 关键词 const 是函数类型的一部分, 在声明和定义常成员函数时都要加关键字 const, 而且 const 也参与重载函数的区分 常对象只能调用常成员函数 常量成员函数就是声明自己不会修改被操作对象的常数, 因为你的变量不允许修改内容, 所以只能调用不会修改内容的常量成员函数 如果调用其它函数就有可能修改变量的内容, 所以这是不允许的 常量成员函数不能调用另一个非 const 成员函数 如果调用了, 则常量成员函数可能通过非 const 成员函数修改数据成员的值 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

49 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数 常量成员函数的定义方法 : 在函数头尾部 参数的右括号后加关键词 const 关于常量成员函数的说明 常量成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改任何数据成员 ( 含常量数据成员 ) 的值 普通成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改常量数据成员, 但是能修改除常量数据成员外的其他数据成员的值 关键词 const 是函数类型的一部分, 在声明和定义常成员函数时都要加关键字 const, 而且 const 也参与重载函数的区分 常对象只能调用常成员函数 常量成员函数就是声明自己不会修改被操作对象的常数, 因为你的变量不允许修改内容, 所以只能调用不会修改内容的常量成员函数 如果调用其它函数就有可能修改变量的内容, 所以这是不允许的 常量成员函数不能调用另一个非 const 成员函数 如果调用了, 则常量成员函数可能通过非 const 成员函数修改数据成员的值 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

50 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数 常量成员函数的定义方法 : 在函数头尾部 参数的右括号后加关键词 const 关于常量成员函数的说明 常量成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改任何数据成员 ( 含常量数据成员 ) 的值 普通成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改常量数据成员, 但是能修改除常量数据成员外的其他数据成员的值 关键词 const 是函数类型的一部分, 在声明和定义常成员函数时都要加关键字 const, 而且 const 也参与重载函数的区分 常对象只能调用常成员函数 常量成员函数就是声明自己不会修改被操作对象的常数, 因为你的变量不允许修改内容, 所以只能调用不会修改内容的常量成员函数 如果调用其它函数就有可能修改变量的内容, 所以这是不允许的 常量成员函数不能调用另一个非 const 成员函数 如果调用了, 则常量成员函数可能通过非 const 成员函数修改数据成员的值 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

51 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数 常量成员函数的定义方法 : 在函数头尾部 参数的右括号后加关键词 const 关于常量成员函数的说明 常量成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改任何数据成员 ( 含常量数据成员 ) 的值 普通成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改常量数据成员, 但是能修改除常量数据成员外的其他数据成员的值 关键词 const 是函数类型的一部分, 在声明和定义常成员函数时都要加关键字 const, 而且 const 也参与重载函数的区分 常对象只能调用常成员函数 常量成员函数就是声明自己不会修改被操作对象的常数, 因为你的变量不允许修改内容, 所以只能调用不会修改内容的常量成员函数 如果调用其它函数就有可能修改变量的内容, 所以这是不允许的 常量成员函数不能调用另一个非 const 成员函数 如果调用了, 则常量成员函数可能通过非 const 成员函数修改数据成员的值 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

52 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数 常量成员函数的定义方法 : 在函数头尾部 参数的右括号后加关键词 const 关于常量成员函数的说明 常量成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改任何数据成员 ( 含常量数据成员 ) 的值 普通成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改常量数据成员, 但是能修改除常量数据成员外的其他数据成员的值 关键词 const 是函数类型的一部分, 在声明和定义常成员函数时都要加关键字 const, 而且 const 也参与重载函数的区分 常对象只能调用常成员函数 常量成员函数就是声明自己不会修改被操作对象的常数, 因为你的变量不允许修改内容, 所以只能调用不会修改内容的常量成员函数 如果调用其它函数就有可能修改变量的内容, 所以这是不允许的 常量成员函数不能调用另一个非 const 成员函数 如果调用了, 则常量成员函数可能通过非 const 成员函数修改数据成员的值 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

53 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数 常量成员函数的定义方法 : 在函数头尾部 参数的右括号后加关键词 const 关于常量成员函数的说明 常量成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改任何数据成员 ( 含常量数据成员 ) 的值 普通成员函数可以访问类的所有成员, 但不能修改常量数据成员, 但是能修改除常量数据成员外的其他数据成员的值 关键词 const 是函数类型的一部分, 在声明和定义常成员函数时都要加关键字 const, 而且 const 也参与重载函数的区分 常对象只能调用常成员函数 常量成员函数就是声明自己不会修改被操作对象的常数, 因为你的变量不允许修改内容, 所以只能调用不会修改内容的常量成员函数 如果调用其它函数就有可能修改变量的内容, 所以这是不允许的 常量成员函数不能调用另一个非 const 成员函数 如果调用了, 则常量成员函数可能通过非 const 成员函数修改数据成员的值 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

54 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 常量成员函数和一般成员函数对常量数据成员和一般数据成员的访问 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Point // 注意类中的两个 fun( ) 函数是不同的函数 4 { 5 int x; // 普通数据成员 6 const int y; // 常量数据成员 7 public: 8 Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b) { } // 默认构造函数 9 int fun( ) // 一般成员函数 10 { 11 x = 5; // 修改一般数据成员 x, 合法 12 y = 6; // 修改常量数据成员, 非法 13 return x+y; // 访问 x 和 y 合法 14 } 15 int fun( ) const // 常量成员函数, 相当 const this 指针作函数参数 16 { 17 x = 5; // 修改一般数据成员, 非法 18 y = 6; // 修改常量数据成员, 非法 19 return x+y; // 访问 x 和 y, 合法 20 } 21 }; Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

55 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 关键词 const 参与区分重载函数 ; 常量对象调用常量成员函数 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Point 4 { 5 int x; const int y; 6 public: 7 Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b) { } 8 int fun( ); // 第 1 个 fun 函数 9 int fun( ) const; // 第 2 个 fun 函数, 类中声明有 const 10 }; 11 int Point::fun( ) 12 { return x+y; } 13 int Point::fun( ) const // 类外定义也必须有 const 14 { return x-y; } 15 int main( ) 16 { 17 Point p1(1,8); const Point p2(1,8); 18 // 19 cout<<p1.fun( )<<", "<<p2.fun( )<<endl; 20 return 0; 21 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

56 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 关键词 const 参与区分重载函数 ; 常量对象调用常量成员函数 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Point 4 { 5 int x; const int y; 6 public: 7 Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b) { } 8 int fun( ); // 第 1 个 fun 函数 9 int fun( ) const; // 第 2 个 fun 函数, 类中声明有 const 10 }; 11 int Point::fun( ) 12 { return x+y; } 13 int Point::fun( ) const // 类外定义也必须有 const 14 { return x-y; } 15 int main( ) 16 { 17 Point p1(1,8); const Point p2(1,8); 18 // p1 调用的是第 1 个 fun 函数 ;p2 调用的是第 2 个 fun 函数, 即常量函数 19 cout<<p1.fun( )<<", "<<p2.fun( )<<endl; 20 return 0; 21 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

57 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 程序的运行结果关键词 const 参与区分重载函数 ; 常量对象调用常量成员函数 9, -7 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Point 4 { 5 int x; const int y; 6 public: 7 Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b) { } 8 int fun( ); // 第 1 个 fun 函数 9 int fun( ) const; // 第 2 个 fun 函数, 类中声明有 const 10 }; 11 int Point::fun( ) 12 { return x+y; } 13 int Point::fun( ) const // 类外定义也必须有 const 14 { return x-y; } 15 int main( ) 16 { 17 Point p1(1,8); const Point p2(1,8); 18 // p1 调用的是第 1 个 fun 函数 ;p2 调用的是第 2 个 fun 函数, 即常量函数 19 cout<<p1.fun( )<<", "<<p2.fun( )<<endl; 20 return 0; 21 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

58 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 可以通过普通对象调用常量成员函数 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Point 4 { 5 int x; const int y; 6 public: 7 Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b) { } 8 //int fun( ); // 第 1 个 fun 函数 9 int fun( ) const; // 第 2 个 fun 函数, 类中声明有 const 10 }; 11 //int Point::fun( ) 12 //{ return x+y; } 13 int Point::fun( ) const // 类外定义也必须有 const 14 { return x-y; } 15 int main( ) 16 { 17 Point p1(1,8); const Point p2(1,8); 18 // 19 cout<<p1.fun( )<<", "<<p2.fun( )<<endl; 20 return 0; 21 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

59 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 可以通过普通对象调用常量成员函数 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Point 4 { 5 int x; const int y; 6 public: 7 Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b) { } 8 //int fun( ); // 第 1 个 fun 函数 9 int fun( ) const; // 第 2 个 fun 函数, 类中声明有 const 10 }; 11 //int Point::fun( ) 12 //{ return x+y; } 13 int Point::fun( ) const // 类外定义也必须有 const 14 { return x-y; } 15 int main( ) 16 { 17 Point p1(1,8); const Point p2(1,8); 18 // p1 调用的是第 2 个 fun 函数 ;p2 调用的是第 2 个 fun 函数, 即常量函数 19 cout<<p1.fun( )<<", "<<p2.fun( )<<endl; 20 return 0; 21 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

60 类的常量成员常量数据成员和常量成员函数 程序的运行结果可以通过普通对象调用常量成员函数 -7, -7 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class Point 4 { 5 int x; const int y; 6 public: 7 Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b) { } 8 //int fun( ); // 第 1 个 fun 函数 9 int fun( ) const; // 第 2 个 fun 函数, 类中声明有 const 10 }; 11 //int Point::fun( ) 12 //{ return x+y; } 13 int Point::fun( ) const // 类外定义也必须有 const 14 { return x-y; } 15 int main( ) 16 { 17 Point p1(1,8); const Point p2(1,8); 18 // p1 调用的是第 2 个 fun 函数 ;p2 调用的是第 2 个 fun 函数, 即常量函数 19 cout<<p1.fun( )<<", "<<p2.fun( )<<endl; 20 return 0; 21 } Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

61 提纲 mutable 类型 1 类的静态成员 2 友元与友元函数 3 类的常量成员 4 mutable 类型 5 总结与思考 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

62 mutable 类型关键词 mutable 的用法 扩展 突破 const 函数的限制 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

63 mutable 类型关键词 mutable 的用法 扩展 突破 const 函数的限制 若需要修改常对象中的某个数据成员, 可将数据成员定义为 mutable 类型 mutable 是为了突破 const 函数的限制而设置的 : 即使在一个 const 函数中, 被 mutable 修饰的变量, 将永远处于可变的状态 关键词 mutable 的意义 关键词 const 意思是 这个函数不修改对象的内部状态 为了保证这一点, 编译器也会主动替你检查, 确保你没有修改对象成员变量 否则内部状态就变了 关键词 mutable 意思是 这个成员变量不影响对象的内部状态 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

64 mutable 类型关键词 mutable 的用法 扩展 突破 const 函数的限制 若需要修改常对象中的某个数据成员, 可将数据成员定义为 mutable 类型 mutable 是为了突破 const 函数的限制而设置的 : 即使在一个 const 函数中, 被 mutable 修饰的变量, 将永远处于可变的状态 关键词 mutable 的意义 关键词 const 意思是 这个函数不修改对象的内部状态 为了保证这一点, 编译器也会主动替你检查, 确保你没有修改对象成员变量 否则内部状态就变了 关键词 mutable 意思是 这个成员变量不影响对象的内部状态 关键词 mutable 的用法 为调试程序, 编程者在常函数中定义一个变量用于统计某对象的访问次数 编译器并不知道该变量并不影响对象的其他功用, 会阻止在声明为 const 的函数中修改这个变量的行为 如果把这个计数变量声明为 mutable, 编译器就明白了 : 这个变量不影响对象的内部状态 并不影响 const 语义, 就不需要禁止 const 函数修改它 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

65 mutable 类型关键词 mutable 的用法 扩展 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class TestMutable 4 { 5 public: 6 TestMutable(){i=0;} 7 int Output() const 8 { 9 return i++; // error C2166: l-value specifies const object 10 } 11 private: 12 int i; 13 }; int main() 16 { 17 TestMutable testmutable; 18 cout << testmutable.output() << endl; 19 return 0; 20 } 显然 i++ 在 const 修饰的函数里是编译通不过的 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

66 mutable 类型关键词 mutable 的用法 扩展 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 class TestMutable 4 { 5 public: 6 TestMutable(){i=0;} 7 int Output() const 8 { 9 return i++; 10 } 11 private: 12 mutable int i; // 请分析关键词 mutable 的作用 13 }; int main() 16 { 17 TestMutable testmutable; 18 cout << testmutable.output() << endl; 19 return 0; 20 } 在 int i 前面加上 mutable 上面就能编译通过了 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

67 提纲 总结与思考 1 类的静态成员 2 友元与友元函数 3 类的常量成员 4 mutable 类型 5 总结与思考 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

68 总结与思考 总结与思考 选择题 1. 下面各函数中,( ) 不是类的成员函数 A. 构造函数 B. 析构函数 C. 友元函数 D. 拷贝构造函数 2. 下面有关静态数据成员的描述中,( ) 是错误的 A. 定义静态数据成员时, 前面要加关键字 static B. 静态数据成员要在类体外进行初始化 C. 在类外访问公有静态数据成员时, 要在静态数据成员名前加 < 类名 > 和作用域运算符 D. 静态数据成员不是所属类的所有对象共有的 3. 下面有关友元函数的描述中, 错误的是 ( ) A. 友元函数不是成员函数 B. 友元函数加强了类的封装性 C. 在友元函数中可以访问所属类的私有成员 D. 友元函数的作用是提高程序的执行效率 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

69 总结与思考 总结与思考 选择题 1. 下面各函数中,( C ) 不是类的成员函数 A. 构造函数 B. 析构函数 C. 友元函数 D. 拷贝构造函数 2. 下面有关静态数据成员的描述中,( ) 是错误的 A. 定义静态数据成员时, 前面要加关键字 static B. 静态数据成员要在类体外进行初始化 C. 在类外访问公有静态数据成员时, 要在静态数据成员名前加 < 类名 > 和作用域运算符 D. 静态数据成员不是所属类的所有对象共有的 3. 下面有关友元函数的描述中, 错误的是 ( ) A. 友元函数不是成员函数 B. 友元函数加强了类的封装性 C. 在友元函数中可以访问所属类的私有成员 D. 友元函数的作用是提高程序的执行效率 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

70 总结与思考 总结与思考 选择题 1. 下面各函数中,( C ) 不是类的成员函数 A. 构造函数 B. 析构函数 C. 友元函数 D. 拷贝构造函数 2. 下面有关静态数据成员的描述中,( D ) 是错误的 A. 定义静态数据成员时, 前面要加关键字 static B. 静态数据成员要在类体外进行初始化 C. 在类外访问公有静态数据成员时, 要在静态数据成员名前加 < 类名 > 和作用域运算符 D. 静态数据成员不是所属类的所有对象共有的 3. 下面有关友元函数的描述中, 错误的是 ( ) A. 友元函数不是成员函数 B. 友元函数加强了类的封装性 C. 在友元函数中可以访问所属类的私有成员 D. 友元函数的作用是提高程序的执行效率 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

71 总结与思考 总结与思考 选择题 1. 下面各函数中,( C ) 不是类的成员函数 A. 构造函数 B. 析构函数 C. 友元函数 D. 拷贝构造函数 2. 下面有关静态数据成员的描述中,( D ) 是错误的 A. 定义静态数据成员时, 前面要加关键字 static B. 静态数据成员要在类体外进行初始化 C. 在类外访问公有静态数据成员时, 要在静态数据成员名前加 < 类名 > 和作用域运算符 D. 静态数据成员不是所属类的所有对象共有的 3. 下面有关友元函数的描述中, 错误的是 ( B ) A. 友元函数不是成员函数 B. 友元函数加强了类的封装性 C. 在友元函数中可以访问所属类的私有成员 D. 友元函数的作用是提高程序的执行效率 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

72 总结与思考 总结与思考 4. 下述关于成员函数特征的描述中, 错误的是 ( ) A. 成员函数一定是内联函数 B. 成员函数可以重载 C. 成员函数可以设置参数的缺省值 D. 成员函数可以是静态的 5. 对 C++ 编译器区分重载成员函数无任何意义的信息是 ( ) A. 参数类型 B. 参数个数 C. 返回值类型 D. 关键词 const 编程题 6. 定义一个复数类 Complex, 数据成员包括实部和虚部 成员函数包括 :1) 设置实部值,2) 设置虚部值,3) 读取 / 返回实部值,4) 读取 / 返回虚部值,5) 输出复数 在主函数中定义这个复数类的一个对象, 然后对所有成员函数进行测试, 即调用所有成员函数 7. 为上述题目的复数类增加一个友元函数 该友元函数的原型为 void print (Complex &), 用于输出一个复数对象 在主函数中自行设计程序代码以测试该函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

73 总结与思考 总结与思考 4. 下述关于成员函数特征的描述中, 错误的是 ( A ) A. 成员函数一定是内联函数 B. 成员函数可以重载 C. 成员函数可以设置参数的缺省值 D. 成员函数可以是静态的 5. 对 C++ 编译器区分重载成员函数无任何意义的信息是 ( ) A. 参数类型 B. 参数个数 C. 返回值类型 D. 关键词 const 编程题 6. 定义一个复数类 Complex, 数据成员包括实部和虚部 成员函数包括 :1) 设置实部值,2) 设置虚部值,3) 读取 / 返回实部值,4) 读取 / 返回虚部值,5) 输出复数 在主函数中定义这个复数类的一个对象, 然后对所有成员函数进行测试, 即调用所有成员函数 7. 为上述题目的复数类增加一个友元函数 该友元函数的原型为 void print (Complex &), 用于输出一个复数对象 在主函数中自行设计程序代码以测试该函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

74 总结与思考 总结与思考 4. 下述关于成员函数特征的描述中, 错误的是 ( A ) A. 成员函数一定是内联函数 B. 成员函数可以重载 C. 成员函数可以设置参数的缺省值 D. 成员函数可以是静态的 5. 对 C++ 编译器区分重载成员函数无任何意义的信息是 ( C ) A. 参数类型 B. 参数个数 C. 返回值类型 D. 关键词 const 编程题 6. 定义一个复数类 Complex, 数据成员包括实部和虚部 成员函数包括 :1) 设置实部值,2) 设置虚部值,3) 读取 / 返回实部值,4) 读取 / 返回虚部值,5) 输出复数 在主函数中定义这个复数类的一个对象, 然后对所有成员函数进行测试, 即调用所有成员函数 7. 为上述题目的复数类增加一个友元函数 该友元函数的原型为 void print (Complex &), 用于输出一个复数对象 在主函数中自行设计程序代码以测试该函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

75 总结与思考 总结与思考 4. 下述关于成员函数特征的描述中, 错误的是 ( A ) A. 成员函数一定是内联函数 B. 成员函数可以重载 C. 成员函数可以设置参数的缺省值 D. 成员函数可以是静态的 5. 对 C++ 编译器区分重载成员函数无任何意义的信息是 ( C ) A. 参数类型 B. 参数个数 C. 返回值类型 D. 关键词 const 编程题 6. 定义一个复数类 Complex, 数据成员包括实部和虚部 成员函数包括 :1) 设置实部值,2) 设置虚部值,3) 读取 / 返回实部值,4) 读取 / 返回虚部值,5) 输出复数 在主函数中定义这个复数类的一个对象, 然后对所有成员函数进行测试, 即调用所有成员函数 7. 为上述题目的复数类增加一个友元函数 该友元函数的原型为 void print (Complex &), 用于输出一个复数对象 在主函数中自行设计程序代码以测试该函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

76 总结与思考 总结与思考 4. 下述关于成员函数特征的描述中, 错误的是 ( A ) A. 成员函数一定是内联函数 B. 成员函数可以重载 C. 成员函数可以设置参数的缺省值 D. 成员函数可以是静态的 5. 对 C++ 编译器区分重载成员函数无任何意义的信息是 ( C ) A. 参数类型 B. 参数个数 C. 返回值类型 D. 关键词 const 编程题 6. 定义一个复数类 Complex, 数据成员包括实部和虚部 成员函数包括 :1) 设置实部值,2) 设置虚部值,3) 读取 / 返回实部值,4) 读取 / 返回虚部值,5) 输出复数 在主函数中定义这个复数类的一个对象, 然后对所有成员函数进行测试, 即调用所有成员函数 7. 为上述题目的复数类增加一个友元函数 该友元函数的原型为 void print (Complex &), 用于输出一个复数对象 在主函数中自行设计程序代码以测试该函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

77 总结与思考 总结与思考 4. 下述关于成员函数特征的描述中, 错误的是 ( A ) A. 成员函数一定是内联函数 B. 成员函数可以重载 C. 成员函数可以设置参数的缺省值 D. 成员函数可以是静态的 5. 对 C++ 编译器区分重载成员函数无任何意义的信息是 ( C ) A. 参数类型 B. 参数个数 C. 返回值类型 D. 关键词 const 编程题 6. 定义一个复数类 Complex, 数据成员包括实部和虚部 成员函数包括 :1) 设置实部值,2) 设置虚部值,3) 读取 / 返回实部值,4) 读取 / 返回虚部值,5) 输出复数 在主函数中定义这个复数类的一个对象, 然后对所有成员函数进行测试, 即调用所有成员函数 7. 为上述题目的复数类增加一个友元函数 该友元函数的原型为 void print (Complex &), 用于输出一个复数对象 在主函数中自行设计程序代码以测试该函数 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

78 Acknowledgement and References 致谢 Thanks to Dr. Tao Hu 胡涛 and Prof. Dr. Xiaojun Liu 刘晓军 for their insightful discussions and helpful.ppt slides. 书目 Visual C++ 程序设计 张岳新编著 C++ 程序设计教程第 3 版 王珊珊臧冽张志航编著 高质量 C/C++ 编程指南 林锐韩永泉编著 C++ Primer 中文版第 5 版 Stanley B. Lippman, Josee Lajoie, Barbara E. Moo 著, 王刚杨巨峰译 C++ Primer Plus 中文版第 6 版 Stephen Prata 著, 张海龙袁国忠译 Professional C++ 3rd Edition Marc Gregoire 著 Effective C++ 中文版 Scott Meyers 著, 侯捷译 More Effective C++ 中文版 Scott Meyers 著, 侯捷译 网络 CSDN 社区 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40

79 联系我 孙东科 QQ: WeChat: DongkeSun 办公室 : 机械楼 230 室 ( 机械楼北侧 ) 东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室 Dongke Sun (Southeast University) C++ Programming and Algorithms Spring semester, / 40