C++遠征之封裝篇（下）
對象數組
前面課程我們已經學會了如何實例化一個對象，只有實例化對象后，才能通過這個對象去訪問對象的數據成員和成員函數。但是在很多場合下，一個對象是遠遠不夠用的，往往需要一組對象。比如，我們想表示一個班級的學生，並且假設這個班級有50個學生。果我們還是像以前一樣，簡單的使用對象的實例化的話，就需要定義50個變量來表示這50個學生，顯然這樣做是很麻煩很愚蠢的。這時，我們就需要通過一個數組來表達這一個班的學生。還有，如果我們去定義一個坐標，那么這一個坐標只能代表一個點，但是，如果我們想去定義一個矩形的話，就需要定義4個點，然后這4個點的連線形成一個矩形，那么這4個點也可以定義成一個數組。說到這里，想必大家應該知道，今天的重點就是對象數組。
接下來我們看下面這個例子。
在這里我們定義了一個坐標類（Coordinate），並且定義了其兩個數據成員（一個表示橫坐標，一個表示縱坐標）。我們在使用的過程中，首先是在棧中實例化了一個對象數組，每個數組元素就是一個坐標的對象，並且均可以訪問對象的數據成員（如上，我們給對象數組的第2個元素的橫坐標賦值為10）；其次我們又在堆上實例化了一個對象數組，同樣，每個數組元素均可以訪問對象的數據成員（如上，我們給對象數組的第1個元素的縱坐標賦值為20）。記住，在堆上實例化對象數組后，使用完畢，需要將申請的內存釋放掉（用delete []p），最后還要賦值為空（NULL）。
接下來看看在內存中是如何存儲的（如下）。
對象數組代碼實踐
題目描述：
定義一個坐標（Coordinate）類，其數據成員包含橫坐標和縱坐標，分別從棧和堆中實例化長度為3的對象數組，給數組中的元素分別賦值，最后遍歷兩個數組。
程序框架如下：
頭文件（Coordinate.h）
class Coordinate { public: Coordinate(); ~Coordinate (); public: int m_iX; int m_iY; };
源程序：
#include<iostream> #include<stdlib.h> #include"Coordinate.h" using namespace std; /* 對象數組 /* 要求 1. 定義Coordiante類 2. 數據成員：m_iX、m_iY 3. 分別從棧和堆中實例化長度為3的對象數組 4. 給數組中的元素分別賦值 5. 遍歷兩個數組 /* *****************************************/ Coordinate::Coordinate() { cout <<"Coordinate()"<<endl; } Coordinate::~Coordinate () { cout <<"~Coordinate()"<< endl; } int main() { Coordinate coor[3]; //從棧上實例化對象數組 coor[0].m_iX =3; coor[0].m_iY =5; Coordinate *p =new Coordinate[3]; p->m_iX = 7; //直接寫p的話，就說明是第一個元素 p[0].m_iY =9; //等價於 p->m_iY = 9 p++; //將指針后移一個位置，指向第2個元素 p->m_iX = 11; p[0].m_iY = 13; //這里p指向的是第二個元素，p[0]就是當前元素，等價於p->m_iY = 13 p[1].m_iX = 15;//第3個元素的橫坐標 p++; ////將指針后移一個位置，指向第3個元素 p[0].m_iY = 17;//這里p指向的是第三個元素，p[0]就是當前元素，等價於p->m_iY = 17 for(int i = 0; i < 3; i++) { cout <<"coor_X: "<< coor[i].m_iX <<endl; cout <<"coor_Y: "<< coor[i].m_iY <<endl; } for(int j = 0; j < 3; j++) { //如果上面p沒有經過++操作，就可以按下面來輪詢 //cout <<"p_X: " << p[i].m_iX <<endl; //cout <<"p_Y: " << p[i].m_iY <<endl; //但是，上面我們對p做了兩次++操作，實際p已經指向了第3個元素，應如下操作 cout <<"p_X: "<< p->m_iX <<endl; cout <<"p_Y: "<< p->m_iY <<endl; p--; } //經過了三次循環后，p指向了一個非法內存，不能直接就delete，而應該讓p再指向我們申請的一個元素的，如下 p++; //這樣p就指向了我們申請的內存 delete []p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
運行結果：
從運行結果來看，首先看到的是打印出六行“Coordinatre()”，這是因為分別從棧實例化了長度為3的對象數組和從堆實例化了長度為3的對象數組，每實例化一個對象就要調用一次默認構造函數。
最后只打印出三行“~Coordinate()”,那是不是只是從堆上實例化的對象銷毀時調用了析構函數，而從棧實例化的對象銷毀時，沒有調用析構函數呢？
非也，從棧實例化的對象在銷毀時，系統自動回收內存，即自動調用析構函數，只是當我們按照提示“請按任意鍵結束”，按下任何鍵后，屏幕會閃一下，就在這閃的過程中，會出現三行“~Coordinate()”的字樣，只是我們不容易看到而已。
對象成員
前面我們講到的類都是比較簡單的，它們共同的特點是，其數據成員都是基本的數據類型，但是在現實的生活中，問題要遠比這個復雜的多。比如，之前我們編寫過汽車的類，但是當時我們只申明了汽車輪子的個數，如果要解決實際的問題，顯然這是不夠的。起碼輪子本身就是一個對象，汽車上還有沙發座椅，還有發動機等等。再比如，我們如果要定義一個房子的類，房子對象當中，應該有各種各樣的家俱，還有漂亮的燈飾等等，而這些家俱和燈飾其實也是一個個對象。可見，在對象當中包含着其他對象是一種非常常見的現象，接下來我們就學習一下對象成員。
為了說明對象成員，我們以坐標系中的一段線段為例，以此來說明對象成員的定義和使用方法。
上面是一個直角坐標系，在這個坐標系中，我們定義了一條線段AB，起點A的坐標為（2, 1），終點B的坐標為（6, 4）。如果我們要定義像這樣的一個線段的類，那么每條線段都有兩個點連接而成，這意味着我們需要定義一個表示點的類，這個類包含橫坐標和縱坐標，而且一個線段中應該包含兩個坐標的對象。可見，要描述這個問題，我們至少要定義兩個類，一個來定義坐標的點，一個來定義坐標系中的線段。
先來定義坐標點的類，如下：
在這個類中有兩個數據成員，分別表示點的橫坐標和縱坐標，另外還包含一個它的構造函數。
接着看一下線段類的定義，如下：
在這個線段的類中，有兩個數據成員，這兩個數據成員都是點（一個是起點，一個是終點），而且這兩個點必須是坐標類型的，另外，我們也定義了它的構造函數。
定義完點的類和線段的類后，我們就可以通過實例化來描述一條線段了，如下：
這里大家可能會有這樣一個疑問：在這種對象作為數據成員的情況下，當實例化線段（Line）時，到底是先實例化線段還是先實例化作為對象成員的坐標點的對象呢？而當我們去delete p的時候，也就是說，當線段被銷毀時，是先銷毀點對象還是先銷毀線段對象呢？
結論：
當我們實例化Line對象時，先實例化點A對象，再實例化點B對象，最后實例化Line這個對象。而銷毀時，則與創建時相反，先銷毀Line這個對象，然后銷毀點B這個對象，最后銷毀點A這個對象。
上面我們講的對象作為數據成員時，構造函數都是沒有參數的。然而作為一條線段，它的兩個點在實例化時，其實是應該可以由調用者來確定的，也就是說，這兩個坐標點在Line這個對象實例化的時候，是能夠通過給它的構造函數傳遞參數，從而可以使這兩點生成在確定的位置上。也就是說，坐標類的構造函數應該有參數，即如下所示：
從而，這就需要線段（Line）的類，它的構造函數也需要有參數，而這些參數未來可以傳值給它的數據成員，即如下所示：
如果我們在實例化線段時，僅僅如下所示肯定會是出錯的。
因此，我們需要將代碼做進一步改進，即配備初始化列表。在初始化列表中，我們要實例化m_coorA和m_coorB，並且將Line所傳入的這四個參數分配到這兩個對象成員中去。
當做完這些工作之后，我們就可以在主調函數中像之前那樣去實例化新的對象了，並且2和1必然會傳值給第一個坐標點對象，6和4必然會傳值給第二個坐標點對象。
對象成員代碼實踐
題目描述：
/* 對象成員
/* 具體要求：
定義兩個類：
坐標類：Coordinate
數據成員：橫坐標m_iX，縱坐標m_iY
成員函數：構造函數、析構函數，數據成員的封裝函數
線段類：Line
數據成員：點A m_coorA，點B m_coorB
成員函數：構造函數，析構函數，數據成員的封裝函數，信息打印函數
/* *****************************/
程序框架如下：
頭文件（Coordinate.h）
class Coordinate { public: Coordinate(); ~Coordinate(); void setX(int x); int getX(); void setY(int y); int getY(); private: int m_iX; int m_iY; };
源程序（Coordinate.cpp）
#include <iostream> #include "Coordinate.h" using namespace std; Coordinate::Coordinate () { cout <<"Coordinate()"<<endl; } Coordinate::~Coordinate () { cout <<"~Coordinate()"<<endl; } void Coordinate::setX(int x) { m_iX = x; } int Coordinate::getX() { return m_iX; } void Coordinate::setY(int y) { m_iY = y; } int Coordinate::getY() { return m_iY; }
頭文件（Line.h）
#include "Coordinate.h" class Line { public: Line(); ~Line(); void setA(int x, int y); void setB(int x, int y); void printInfo(); private: Coordinate m_coorA; Coordinate m_coorB; };
源程序（Line.cpp）
#include<iostream> #include "Line.h" #include "Coordinate.h" using namespace std; Line::Line() { cout <<"Line()"<< endl; } Line::~Line() { cout <<"~Line()"<< endl; } void Line::setA(int x, int y) { m_coorA.setX(x); m_coorA.setY(y); } void Line::setB(int x, int y) { m_coorB.setX(x); m_coorB.setY(y); } void Line::printInfo() { cout << "(" << m_coorA.getX() <<","<< m_coorA.getY()<< ")" <<endl; cout << "(" << m_coorB.getX() <<","<< m_coorB.getY()<< ")" <<endl; }
主調程序（demo.cpp）
//我們首先來實例化一個線段類的對象，如下 #include <iostream> #include Line.h" using namespace std; int main() { Line *p = new Line(); delete p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
運行結果如下：
從運行結果來看，先連續調用了兩次坐標類的構造函數，再調用了一次線段類的構造函數，這就意味着先創建了兩個坐標類的對象，這兩個坐標類的對象就是A點和B點，然后才調用線段這個對象，線段這個對象是在A點和B點初始化完成之后才被創建。而在銷毀時，先調用的是線段類的西溝函數，然后連續調用兩次坐標類的析構函數。可見，對象成員的創建與銷毀的過程正好相反，也驗證了我們之前給出的結論。
作為一條線段來說，我們非常希望的是，在這條線段創建的時候就已經將線段的起點和終點確定下來。為了達到這個目的，我們往往希望線段這個類的構造函數是帶有參數的，並且這個參數將來能夠傳給這兩個點，所以接下來我們將進一步完善這個程序。
完善頭文件（Coordinate.h）
class Coordinate { public: Coordinate(int x,int y); ~Coordinate(); void setX(int x); int getX(); void setY(int y); int getY(); private: int m_iX; int m_iY; };
完善源程序（Coordinate.cpp）
#include<iostream> #include "Coordinate.h" using namespace std; Coordinate::Coordinate(int x, int y) { m_iX = x; m_iY = y; cout <<"Coordinate()"<< m_iX <<","<< m_iY <<endl; } Coordinate::~Coordinate () { cout <<"~Coordinate()"<< m_iX <<","<< m_iY <<endl; } void Coordinate::setX(int x) { m_iX = x; } int Coordinate::getX() { return m_iX; } void Coordinate::setY(int y) { m_iY = y; } int Coordinate::getY() { return m_iY; }
完善頭文件（Line.h）
#include"Coordinate.h" class Line { public: Line(int x1, int y1, int x2, int y2); ~Line(); void setA(int x, int y); void setB(int x, int y); void printInfo(); private: Coordinate m_coorA; Coordinate m_coorB; };
完善源程序（Line.cpp）
#include<iostream> #include"Line.h" using namespace std; Line::Line(int x1, int y1, int x2, int y2):m_coorA(x1, y1), m_coorB(x2, y2) { cout <<"Line()"<< endl; } Line::~Line() { cout <<"~Line()"<< endl; } void Line::setA(int x, int y) { m_coorA.setX(x); m_coorA.setY(y); } void Line::setB(int x, int y) { m_coorB.setX(x); m_coorB.setY(y); } void Line::printInfo() { cout <<"("<<m_coorA.getX() <<","<< m_coorA.getY()<<")"<<endl; cout <<"("<<m_coorB.getX() <<","<< m_coorB.getY()<<")"<<endl; }
完善主調程序（demo.cpp）
#include<iostream> #include "Line.h" using namespace std; int main() { Line *p = new Line(1,2,3,4); delete p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
運行結果：
從這個結果來看，我們更能清晰的看到，在實例化對象時，先實例化點A，再實例化點B，最后實例化線段；在銷毀對象時，先銷毀線段，再銷毀點B，最后銷毀點A。
最后，我們來看一看，通過這樣的值傳遞，能否正確的打印出來，在主調函數中增加一行代碼來調用線段的信息打印函數，如下紅色標記：
#include<iostream> #include"Line.h" using namespace std; int main() { Line *p = new Line(1,2,3,4); p->printInfo(); delete p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
運行結果：
在此結果中，我們看到了A點坐標和B點坐標，即符合信息打印。