C++類的詳解

• 2020 年 3 月 15 日
• 筆記

超女選秀的例子我們玩了很久，為了學習的需要，暫時離開美眉們，我將採用實際項目開發的例子來講解類的更多知識。

在C語言基礎知識中已學習過文件操作，在實際開發中，為了提高效率，我會把文件操作封裝成一個類，類的聲明如下：

// 文件操作類聲明  class CFile  {  private:    FILE *m_fp;        // 文件指針    bool  m_bEnBuffer; // 是否啟用緩衝區，true-啟用；false-不啟用    public:    CFile();   // 類的構造函數    CFile(bool bEnBuffer);   // 類的構造函數     ~CFile();   // 類的析構函數      void EnBuffer(bool bEnBuffer=true);  // 啟、禁用緩衝區      // 打開文件，參數與fopen相同，打開成功true，失敗返回false    bool Open(const char *filename,const char *openmode);      // 調用fprintf向文件寫入數據    void Fprintf(const char *fmt, ... );      // 調用fgets從文件中讀取一行    bool Fgets(char *strBuffer,const int ReadSize);      // 關閉文件指針    void Close();  };

一、類成員的訪問許可權

C++通過 public、protected、private三個關鍵字來控制成員變數和成員函數的訪問許可權，它們分別表示公有的、受保護的、私有的，被稱為成員訪問限定符。所謂訪問許可權，就是類外面的程式碼訪問該類中成員許可權。

在類的內部，即類的成員函數中，無論成員被聲明為 public、protected 還是private，都是可以互相訪問的，沒有訪問許可權的限制。

在類的外部（定義類的程式碼之外），只能通過對象訪問public的成員，不能訪問 private、protected屬性的成員。

本節重點介紹 public 和 private，protected 將在以後介紹。

private 後面的成員都是私有的，如m_fp和m_bEnBuffer，直到有 public出現才會變成共有的；public 之後再無其他限定符，所以 public後面的成員都是共有的。

private關鍵字的作用在於更好地隱藏類的內部實現，該向外暴露的介面（能通過對象訪問的成員）都聲明為public，不希望外部知道、或者只在類內部使用的、或者對外部沒有影響的成員，都建議聲明為private。

聲明為 private 的成員和聲明為 public 的成員的次序任意，既可以先出現 private部分，也可以先出現 public 部分。如果既不寫 private 也不寫 public，就默認為private。

在一個類體中，private 和 public可以分別出現多次。每個部分的有效範圍到出現另一個訪問限定符或類體結束時（最後一個右花括弧）為止。

您可能會說，將成員變數全部設置為 public 省事，確實，這樣做 99.9%的情況下都不是一種錯誤，我也不認為這樣做有什麼不妥；但是，將成員變數設置為private 是一種軟體設計規範，尤其是在大中型項目中，還是請大家盡量遵守這一原則。

二、成員變數的命名

成員變數大都以m_開頭，這是約定成俗的寫法，不是語法規定的內容。以m_開頭既可以一眼看出這是成員變數，又可以和成員函數中的參數名字區分開。

例如成員函數EnBuffer的函數體如下：

// 啟、禁用緩衝區  void CFile::EnBuffer(bool bEnBuffer)  {    m_bEnBuffer=bEnBuffer;  }

三、構造函數

在CFile類的聲明中，有一些特殊的成員函數CFile()，它就是構造函數（constructor）。

  CFile();   // 類的構造函數    CFile(bool bEnBuffer);   // 類的構造函數    

構造函數的名字和類名相同，沒有返回值，不能被顯式的調用，而是在創建對象時自動執行。

構造函數具備以下特點：

1）構造函數必須是 public 屬性。

2）構造函數沒有返回值，因為沒有變數來接收返回值，即使有也毫無用處，不管是聲明還是定義，函數名前面都不能出現返回值類型，即使是void 也不允許。

3）構造函數可以有參數，允許重載。一個類可以有多個重載的構造函數，創建對象時根據傳遞的參數來判斷調用哪一個構造函數。

4）構造函數在實際開發中會大量使用，它往往用來做一些初始化工作，對成員變數進行初始化等，注意，不能用memset對整下類進行初始化。

示例

CFile::CFile()   // 類的構造函數  {    m_fp=0;    m_bEnBuffer=true;  }    CFile::CFile(bool bEnBuffer)   // 類的構造函數  {    m_fp=0;    m_bEnBuffer=bEnBuffer;  }

四、析構函數

在CFile類的聲明中，還有一個特殊的成員函數~CFile()，它就是析構函數（destructor）。

~CFile();   // 類的析構函數

析構函數的名字在類的名字前加~，沒有返回值，但可以被顯式的調用，在對象銷毀時自動執行，用於進行清理工作，例如釋放分配的記憶體、關閉打開的文件等，這個用途非常重要，可以防止程式設計師犯錯。

析構函數具備以下特點：

1）構造函數必須是 public 屬性的。

2）構造函數沒有返回值，因為沒有變數來接收返回值，即使有也毫無用處，不管是聲明還是定義，函數名前面都不能出現返回值類型，即使是void 也不允許。

3）析構函數不允許重載的。一個類只能有一個析構函數。

CFile::~CFile()   // 類的析構函數  {    Close();  // 調用Close釋放資源  }

五、C++程式也很優雅

很多人說C/C++程式很煩鎖，python程式很優雅，說這話人的很荒謬，那是因為他C/C++並不了解，只要我們願意，可以寫出和python一樣優雅簡潔的程式碼，在book210.cpp中，main函數的程式碼極為精簡。

示例（book210.cpp）

/*   * 程式名：book210.cpp，此程式演示用C++類的更多知識。   * 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525  */  #include <stdio.h>  #include <string.h>  #include <stdarg.h>    // 文件操作類聲明  class CFile  {  private:    FILE *m_fp;        // 文件指針    bool  m_bEnBuffer; // 是否啟用緩衝區，true-啟用；false-不啟用    public:    CFile();   // 類的構造函數    CFile(bool bEnBuffer);   // 類的構造函數     ~CFile();   // 類的析構函數      void EnBuffer(bool bEnBuffer=true);  // 啟、禁用緩衝區      // 打開文件，參數與fopen相同，打開成功true，失敗返回false    bool Open(const char *filename,const char *openmode);      // 調用fprintf向文件寫入數據    void Fprintf(const char *fmt,... );      // 調用fgets從文件中讀取一行    bool Fgets(char *strBuffer,const int ReadSize);      // 關閉文件指針    void Close();  };    int main(int argc,char *argv[])  {    if (argc !=2) { printf("請輸入待打開的文件名。n"); return -1; }      CFile File;      if (File.Open(argv[1],"r")==false) { printf("File.Open(%s)失敗。n",argv[1]); return -1; }      char strLine[301];      while (true)    { // 從文件中讀取每一行      if (File.Fgets(strLine,300)==false) break;        printf("%s",strLine);   // 把從文件中讀到的內容顯示到螢幕    }  }    CFile::CFile()   // 類的構造函數  {    m_fp=0;    m_bEnBuffer=true;  }    CFile::CFile(bool bEnBuffer)   // 類的構造函數  {    m_fp=0;    m_bEnBuffer=bEnBuffer;  }    // 關閉文件指針  void CFile::Close()  {    if (m_fp!=0) fclose(m_fp);  // 關閉文件指針    m_fp=0;  }    CFile::~CFile()   // 類的析構函數  {    Close();  // 調用Close釋放資源  }    // 啟、禁用緩衝區  void CFile::EnBuffer(bool bEnBuffer)  {    m_bEnBuffer=bEnBuffer;  }    // 打開文件，參數與fopen相同，打開成功true，失敗返回false  bool CFile::Open(const char *filename,const char *openmode)  {    Close();  // 打開新的文件之前，如果已經打開了文件，關閉它。      if ( (m_fp=fopen(filename,openmode)) == 0 ) return false;      return true;  }    // 調用fprintf向文件寫入數據  void CFile::Fprintf(const char *fmt,...)  {    if ( m_fp == 0 ) return;      va_list ap;    va_start(arg,ap);    vfprintf(m_fp,fmt,ap);    va_end(ap);      if ( m_bEnBuffer == false ) fflush(m_fp);  }    // 調用fgets從文件中讀取一行  bool CFile::Fgets(char *strBuffer,const int ReadSize)  {    if ( m_fp == 0 ) return false;      memset(strBuffer,0,ReadSize);      if (fgets(strBuffer,ReadSize,m_fp) == 0) return false;      return true;  }

book210運行的效果就是把文件的內容一行一行的顯示出來，類型linux系統的cat命令。

六、類的其它知識

關於類的其它知識，包括this指針、static靜態成員、友元等內容，意義不大，我不介紹了，時間太寶貴，有太多重要的知識要學習，沒必要把時間浪費在這些不痛不癢又沒什麼實用價值的知識點上，大家以後有時間了再看也行。

七、可變參數

我們已經介紹過printf、fprintf、sprintf、snprintf函數，它們是一組功能相似的函數，並且有一個共同點，就是函數的參數列表是可以變化的。

函數的聲明如下：

int printf(const char *format, ...);        // 格式化輸出到螢幕  int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);  // 格式化輸出到文件  int sprintf(char *str, const char *format, ...);     // 格式化輸出到字元串  int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...); // 格式化輸出指定長度的內容到字元串

在實際開發中，我們的自定義函數也會用到可變參數，實現類似上述函數的功能，例如CFile類的Fprintf成員函數。

C語言採用va_start宏、va_end宏和一系列函數來實現可變參數功能。

void CFile::Fprintf(const char *fmt,...)  {    if ( m_fp == 0 ) return;      va_list ap;    va_start(arg,ap);    vfprintf(m_fp,fmt,ap);    va_end(ap);      if ( m_bEnBuffer == false ) fflush(m_fp);  }

以CFile類的Fprintf成員函數為例。

void CFile::Fprintf(const char *fmt,...);     // 可變參數自定義函數的聲明方法

va_list指針、va_start宏、va_end宏用於分析參數，難以理解，大家會用就行，我不詳細介紹。

  va_list ap;    va_start(ap,fmt);    vfprintf(m_fp,fmt,ap);    va_end(ap);

vfprintf函數把宏分析的結果輸出到文件，還有一系列功能相似的函數，聲明如下：

// 輸出的螢幕  int vprintf(const char *format, va_list ap);  // 輸出到文件  int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va_list ap);  // 輸出到字元串  int vsprintf(char *str, const char *format, va_list ap);  // 輸出到字元串，第二個參數指定了輸出結果的長度，類似snprintf函數。  int vsnprintf(char *str, size_t size, const char *format, va_list ap);

八、課後作業

1）編寫示常式序，測試類的類成員的訪問許可權。

2）編寫示常式序，測試類的構造函數和它的重載，採用gdb跟蹤構造函數的執行過程。

3）編寫示常式序，測試類的析構函數，採用gdb跟蹤析構造的執行過程。

4）編寫示常式序，實現printf、sprintf和snprintf函數的功能，函數的聲明如下：

int myprintf(const char *format, ...);  int mysprintf(const char *format, ...);  int mysnprintf(const char *format, ...);

5）類定義包括成員變數和成員函數的聲明以及成員函數的定義，在實際開發中，我們通常將公共類的聲明放在頭文件中（如_public.h），成員函數的定義放在程式文件中（如_public.cpp），請按這種方式修改book210.cpp程式，增加_public.h和_public.cpp程式，修改makefile。

九、版權聲明

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來源：C語言技術網（www.freecplus.net）
作者：碼農有道

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