C++ 面向對象高級開發 -- complex 類的實現

 

1. Object Based(基於對象) vs. Object Oriented(面向對象)

Object Based: 面對的是單一class的設計；

Object Oriented：面對的是多重classes的設計，class 和 class 之間的關系。

 

classes 的兩個經典分類:

• class without pointer members -- complex

• class with pointer members -- string

 

2. Header （頭文件）

　　2.1 防衛式聲明

 

　　2.2 把 complex 的實部和虛部寫成模板類

 

 

　　2.3 inline

inline 關鍵字是對編譯器的建議。建議把某個函數定義為內聯函數。實際上，是否定義為內聯函數，由編譯器決定。

定義在類內的函數，都是 “提議” 為內聯函數。

 

　　2.4 訪問級別

所有數據成員都應該是private；

供外部使用的函數成員都應該是public，只供類內使用的函數成員可以是private；

 

　　2.5 構造函數

complex (double r = 0, double i = 0)
    : re (r), im (i)    // initialization list(初值列，初始值)
{}

complex (double r = 0, double i = 0) {
    re =  r;
    im = i;        
}

上述是 2 種形式的構造函數，其結果都是對 re 和 im 進行賦值。但是，使用 initialization list 的代碼效率更高，更彰顯編程素養。

 

　　2.6 不需要析構函數

complex 類沒有指針成員，因此不必使用析構函數。

 

　　2.7 構造函數可以有很多個 -- overloading

下圖所示，由於構造函數 (1) 的形參全部具有默認值，所以重載函數 (2) 會造成調用混亂。

而 real() 函數，編譯器根據其返回值類型，形參類型和數量，定義了一個獨一無二的函數名稱（右下角所示）。

 

 

　　2.8 構造函數為private權限

構造函數為private，即不允許外界創建對象。

舉例子，一個設計模式，singleton，只允許該類創建一個對象。通過類內的靜態函數創建對象。

 

　　2.9 const member functions(常量成員函數)

若 real() 和 imag() 函數都沒有加 const 關鍵字，如下面2種使用方式，左邊是成立的，右邊卻不成立。原因在於，c1 是個 const 變量，若其調用 real(), real() 告訴編譯器可以修改 c1 的值，出現矛盾，報錯。

 

　　2.10 返回值傳遞： return by value vs. return by reference( to const )

返回值優先考慮傳引用。

什么情況下可以返回引用？

若返回的變量A是在函數內創建，函數結束后，棧內存釋放，變量A銷毀。此時便不可以返回A的引用。

 

　　2.11 參數傳遞： by value vs. by reference( to const )

 

　　2.12 friend 友元

complex 類認可 _doapl() 是它的友元函數，則在該函數內部可直接訪問 complex 類的 private 數據成員。

 

相同 class 的各個 objects 互為友元，因此如下函數成立。

 

 

　　2.13 操作符重載 -- 類內成員函數

在 complex 類內重載 += 運算符。其中，c1 作為重載運算符實參，對應的形參為 const 的引用類型。this 指針是類內成員函數的隱藏形參，此時 this 指針指向重載運算符的調用者，即 c2 . 

 

 

 

關於返回值的語法分析

重要概念：傳遞者無需知道接收者是以 reference 形式接收。

如下，舉兩個例子：

1. 函數 _doapl() ，返回值為 complex&，是接收者；函數內 return *this； ，*this 作為傳遞者，  並非引用類型。
2. 符號重載函數 += 的調用方式為  c2 += c1; 。實參 c1 為傳遞者，傳值；形參 const complex & r 作為接收者，是引用類型。

 

對於  c2 += c1；  ，符號重載函數的返回值可以為 void；

對於  c3 += c2 += c1； ，符號重載函數的返回值必須為 complex&。此時，c1 先加 c2，返回 complex & 類型的右值。之后調用該右值的符號重載函數，與 c3 相加。 

 

　　2.14 符號重載函數 -- 全局函數

操作符 << 的重載，只能定義為全局函數。原因如下，

 cout << conj(c1); ，操作符 << 只能作用在左邊的 cout 上。cout 是輸出流對象，無法在其類定義中添加操作符 << 的重載函數。因此，只能將操作符 << 重載函數定義為全局函數。

 

操作符 << 重載函數的實現：

• cout 是 ostream 類型的對象；
• 形參優先使用傳引用；
• 形參不能使用 const，因為往 os 中傳值，會改變 os 的狀態；
•  cout << conj(c1); ，返回類型可以為 void；
•  cout << c1 << conj(c1); ，返回類型必須為 ostream，且優先考慮返回引用。該語句的調用順序為， cout << c1，返回 ostream 類型的右值。調用該右值的 << 重載函數輸出 conj(c1).

 

 

注意事項總結：

1. 構造函數使用 initialization list;
2. 函數是否定義為const；
3. 函數參數盡量使用&，const；
4. 函數返回值盡量使用&，const；
5. 數據成員為private；