类是编程人员表达自定义数据类型的C++机制。它和C语言中的结构类似，C++类支持数据抽象和面向对象的程序设计，从某种意义上说，也就是数据类型的设计和实现。
一、类的设计
1.类的声明
class 类名
{
private: //私有
...
public: //公有
...
};
2.类的成员
一般在C++类中，所有定义的变量和函数都是类的成员。如果是变量，我们就叫它数据成员如果是函数，我们就叫它成员函数。
3.类成员的可见性
private和public访问控制符决定了成员的可见性。由一个访问控制符设定的可访问状态将一直持续到下一个访问控制符出现，或者类声明的结束。私有成员仅能被同一个类中的成员函数访问，公有成员既可以被同一类中的成员函数访问，也可以被其他已经实例化的类中函数访问。当然，这也有例外的情况，这是以后要讨论的友元函数。
类中默认的数据类型是private，结构中的默认类型是public。一般情况下，变量都作为私有成员出现，函数都作为公有成员出现。
类中还有一种访问控制符protected，叫保护成员，以后再说明。
4.初始化
在声明一个类的对象时，可以用圆括号()包含一个初始化表。
看下面一个例子：
#include "iostream.h"
class Box
{
private:
int height,width,depth; //3个私有数据成员
public:
Box(int,int,int);
~Box();
int volume(); //成员函数
};
Box::Box(int ht,int wd,int dp)
{
height=ht;
width=wd;
depth=dp;
}
Box::~Box()
{
//nothing
}
int Box::volume()
{
return height*width*depth;
}
int main()
{
Box thisbox(3,4,5); //声明一个类对象并初始化
cout<<thisbox.volume()<<endl;
return 0;
}
当一个类中没有private成员和protected成员时，也没有虚函数，并且不是从其他类中派生出来的，可以用{}来初始化。(以后再讲解)
5.内联函数
内联函数和普通函数的区别是：内联函数是在编译过程中展开的。通常内联函数必须简短。定义类的内联函数有两种方法：一种和C语言一样，在定义函数时使用关键字inline。如：
inline int Box::volume()
{
return height*width*depth;
}
还有一种方法就是直接在类声明的内部定义函数体，而不是仅仅给出一个函数原型。我们把上面的函数简化一下：
#include "iostream.h"
class Box
{
private:
int height,width,depth;
public:
Box(int ht,int wd,int dp)
{
height=ht;
width=wd;
depth=dp;
}
~Box();
int volume()
{
return height*width*depth;
}
};
int main()
{
Box thisbox(3,4,5); //声明一个类对象并初始化
cout<<thisbox.volume()<<endl;
return 0;
}
这样，两个函数都默认为内联函数了。
二、构造函数
什么是构造函数？通俗的讲，在类中，函数名和类名相同的函数称为构造函数。上面的Box()函数就是构造函数。C++允许同名函数，也就允许在一个类中有多个构造函数。如果一个都没有，编译器将为该类产生一个默认的构造函数，这个构造函数可能会完成一些工作，也可能什么都不做。
绝对不能指定构造函数的类型，即使是void型都不可以。实际上构造函数默认为void型。
当一个类的对象进入作用域时，系统会为其数据成员分配足够的内存，但是系统不一定将其初始化。和内部数据类型对象一样，外部对象的数据成员总是初始化为0。局部对象不会被初始化。构造函数就是被用来进行初始化工作的。当自动类型的类对象离开其作用域时，所站用的内存将释放回系统。
看上面的例子，构造函数Box()函数接受三个整型擦黑素，并把他们赋值给立方体对象的数据成员。
如果构造函数没有参数，那么声明对象时也不需要括号。
1.使用默认参数的构造函数
当在声明类对象时，如果没有指定参数，则使用默认参数来初始化对象。
#include "iostream.h"
class Box
{
private:
int height,width,depth;
public:
Box(int ht=2,int wd=3,int dp=4)
{
height=ht;
width=wd;
depth=dp;
}
~Box();
int volume()
{
return height*width*depth;
}
};
int main()
{
Box thisbox(3,4,5); //初始化
Box defaulbox; //使用默认参数
cout<<thisbox.volume()<<endl; //输出60
cout<<defaulbox.volume()<<endl; //输出24
return 0;
}
2.默认构造函数
没有参数或者参数都是默认值的构造函数称为默认构造函数。如果你不提供构造函数，编译器会自动产生一个公共的默认构造函数，这个构造函数什么都不做。如果至少提供一个构造函数，则编译器就不会产生默认构造函数。
3.重载构造函数
一个类中可以有多个构造函数。这些构造函数必须具有不同的参数表。在一个类中需要接受不同初始化值时，就需要编写多个构造函数，但有时候只需要一个不带初始值的空的Box对象。
#include "iostream.h"
class Box
{
private:
int height,width,depth;
public:
Box() { //nothing }
Box(int ht=2,int wd=3,int dp=4)
{
height=ht;
width=wd;
depth=dp;
}
~Box();
int volume()
{
return height*width*depth;
}
};
int main()
{
Box thisbox(3,4,5); //初始化
Box otherbox;
otherbox=thisbox;
cout<<otherbox.volume();<<endl;
return 0;
}
这两个构造函数一个没有初始化值，一个有。当没有初始化值时，程序使用默认值，即2，3，4。
但是这样的程序是不好的。它允许使用初始化过的和没有初始化过的Box对象，但它没有考虑当thisbox给otherbox赋值失败后，volume()该返回什么。较好的方法是，没有参数表的构造函数也把默认值赋值给对象。
class Box
{
int height,width,depth;
public:
Box()
{
height=0;width=0;depth=0;
}
Box(int ht,int wd,int dp)
{
height=ht;width=wd;depth=dp;
}
int volume()
{
return height*width*depth;
}
};
这还不是最好的方法，更好的方法是使用默认参数，根本不需要不带参数的构造函数。
class Box
{
int height,width,depth;
public:
Box(int ht=0,int wd=0,int dp=0)
{
height=ht;width=wd;depth=dp;
}
int volume()
{
return height*width*depth;
}
};
三、析构函数
当一个类的对象离开作用域时，析构函数将被调用(系统自动调用)。析构函数的名字和类名一样，不过要在前面加上 ~ 。对一个类来说，只能允许一个析构函数，析构函数不能有参数，并且也没有返回值。析构函数的作用是完成一个清理工作，如释放从堆中分配的内存。
我们也可以只给出析构函数的形式，而不给出起具体函数体，其效果是一样的，如上面的例子。但在有些情况下，析构函数又是必需的。如在类中从堆中分配了内存，则必须在析构函数中释放
********************************主题：(三) 类的转换
C++的内部数据类型遵循隐式类型转换规则。假设某个表达市中使用了一个短整型变量，而编译器根据上下文认为这儿需要是的长整型，则编译器就会根据类型转换规则自动把它转换成长整型，这种隐式转换出现在赋值、参数传递、返回值、初始化和表达式中。我们也可以为类提供相应的转换规则。
对一个类建立隐式转换规则需要构造一个转换函数，该函数作为类的成员，可以把该类的对象和其他数据类型的对象进行相互转换。声明了转换函数，就告诉了编译器，当根据句法判定需要类型转换时，就调用函数。
有两种转换函数。一种是转换构造函数；另一种是成员转换函数。需要采用哪种转换函数取决于转换的方向。
一、转换构造函数
当一个构造函数仅有一个参数，且该参数是不同于该类的一个数据类型，这样的构造函数就叫转换构造函数。转换构造函数把别的数据类型的对象转换为该类的一个对象。和其他构造函数一样，如果声明类的对象的初始化表同转换构造函数的参数表相匹配，该函数就会被调用。当在需要使用该类的地方使用了别的数据类型，便宜器就会调用转换构造函数进行转换。
#include "iostream.h"
#include "time.h"
#include "stdio.h"
class Date
{
int mo, da, yr;
public:
Date(time_t);
void display();
};
void Date::display()
{
char year[5];
if(yr<10)
sprintf(year,"0%d",yr);
else
sprintf(year,"%d",yr);
cout<<mo<<'/'<<da<<'/'<<year;
}
Date::Date(time_t now)
{
tm* tim=localtime(&now);
da=tim->tm_mday;
mo=tim->tm_mon+1;
yr=tim->tm_year;
if(yr>=100) yr-=100;
}
int main()
{
time_t now=time(0);
Date dt(now);
dt.display();
return 0;
}
本程序先调用time()函数来获取当前时间，并把它赋给time_t对象；然后程序通过调用Date类的转换构造函数来创建一个Date对象，该对象由time_t对象转换而来。time_t对象先传递给localtime()函数，然后返回一个指向tm结构(time.h文件中声明)的指针，然后构造函数把结构中的日月年的数值拷贝给Date对象的数据成员，这就完成了从time_t对象到Date对象的转换。
二、成员转换函数
成员转换函数把该类的对象转换为其他数据类型的对象。在成员转换函数的声明中要用到关键字operator。这样声明一个成员转换函数：
operator aaa();
在这个例子中，aaa就是要转换成的数据类型的说明符。这里的类型说明符可以是任何合法的C++类型，包括其他的类。如下来定义成员转换函数；
Classname::operator aaa()
类名标识符是声明了该函数的类的类型说明符。上面定义的Date类并不能把该类的对象转换回time_t型变量，但可以把它转换成一个长整型值，计算从2000年1月1日到现在的天数。
#include "iostream.h"
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(int m,int d,int y) {mo=m; da=d; yr=y;}
operator int(); //声明
};
Date::operator int() //定义
{
static int dys[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
int days=yr-2000;
days*=365;
days+=(yr-2000)/4;
for(int i=0;i<mo-1;i++)
days+=dys;
days+=da;
return days;
}
int main()
{
Date now(12,24,2003);
int since=now;
cout<<since<<endl;
return 0;
}
三、类的转换
上面两个例子都是C++类对象和内部数据对象之间的相互转换。也可以定义转换函数来实现两个类对象之间的相互转换。
#include "iostream.h"
class CustomDate
{
public:
int da, yr;
CustomDate(int d=0,int y=0) {da=d; yr=y;}
void display()
{
cout<<yr<<'-'<<da<<endl;
}
};
class Date
{
int mo, da, yr;
public:
Date(int m=0,int d=0,int y=0) {mo=m; da=d; yr=y;}
Date(const CustomDate&); //转换构造函数
operator CustomDate(); //成员转换函数
void display()
{
cout<<mo<<'/'<<da<<'/'<<yr<<endl;
}
};
static int dys[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
Date::Date(const CustomDate& jd)
{
yr=jd.yr;
da=jd.da;
for(mo=0;mo<11;mo++)
if(da>dys[mo]) da-=dys[mo];
else break;
mo++;
}
Date::operator CustomDate()
{
CustomDate cd(0,yr);
for(int i=0;i<mo-1;i++) cd.da+=dys;
cd.da+=da;
return cd;
}
int main()
{
Date dt(12,24,3);
CustomDate cd;
cd = dt; //调用成员转换函数
cd.display();
dt = cd; //调用转换构造函数
dt.display();
return 0;
}
这个例子中有两个类CustomDate和Date，CustomDate型日期包含年份和天数。
这个例子没有考虑闰年情况。但是在实际构造一个类时，应该考虑到所有问题的可能性。
在Date里中具有两种转换函数，这样，当需要从Date型变为CustomDate型十，可以调用成员转换函数；反之可以调用转换构造函数。
不能既在Date类中定义成员转换函数，又在CustomDate类里定义转换构造函数。那样编译器在进行转换时就不知道该调用哪一个函数，从而出错。
四、转换函数的调用
C++里调用转换函数有三种形式：第一种是隐式转换，例如编译器需要一个Date对象，而程序提供的是CustomDate对象，编译器会自动调用合适的转换函数。另外两种都是需要在程序代码中明确给出的显式转换。C++强制类型转换是一种，还有一种是显式调用转换构造函数和成员转换函数。下面的程序给出了三中转换形式：
#include "iostream.h"
class CustomDate
{
public:
int da, yr;
CustomDate(int d=0,int y=0) {da=d; yr=y;}
void display()
{
cout<<yr<<'-'<<da<<endl;
}
};
class Date
{
int mo, da, yr;
public:
Date(int m,int d,int y)
{
mo=m; da=d; yr=y;
}
operator CustomDate();
};
Date::operator CustomDate()
{
static int dys[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
CustomDate cd(0,yr);
for(int i=0;i<mo-1;i++) cd.da+=dys;
cd.da+=da;
return cd;
}
int main()
{
Date dt(11,17,89);
CustomDate cd;
cd = dt;
cd.display();
cd = (CustomDate) dt;
cd.display();
cd = CustomDate(dt);
cd.display();
return 0;
}
五、转换发生的情形
上面的几个例子都是通过不能类型对象之间的相互赋值来调用转换函数，还有几种调用的可能：
参数传递
初始化
返回值
表达式语句
这些情况下，都有可能调用转换函数。
下面的程序不难理解，就不分析了。
#include "iostream.h"
class CustomDate
{
public:
int da, yr;
CustomDate() {}
CustomDate(int d,int y) { da=d; yr=y;}
void display()
{
cout<<yr<<'-'<<da<<endl;
}
};
class Date
{
int mo, da, yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y; }
operator CustomDate();
};
Date::operator CustomDate()
{
static int dys[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
CustomDate cd(0,yr);
for (int i=0;i<mo-1;i++) cd.da += dys;
cd.da+=da;
return cd;
}
class Tester
{
CustomDate cd;
public:
explicit Tester(CustomDate c) { cd=c; }
void display() { cd.display(); }
};
void dispdate(CustomDate cd)
{
cd.display();
}
CustomDate rtndate()
{
Date dt(9,11,1);
return dt;
}
int main()
{
Date dt(12,24,3);
CustomDate cd;
cd = dt;
cd.display();
dispdate(dt);
Tester ts(dt);
ts.display();
cd = rtndate();
cd.display();
return 0;
}
六、显式构造函数
注意上面Tester类的构造函数前面有一个explicit修饰符。如果不加上这个关键字，那么在需要把CustomDate对象转换成Tester对象时，编译器会把该函数当作转换构造函数来调用。但是有时候，并不想把这种只有一个参数的构造函数用于转换目的，而仅仅希望用它来显式地初始化对象，此时，就需要在构造函数前加explicit。如果在声明了Tester对象以后使用了下面的语句将导致一个错误：
ts=jd; //error
这个错误说明，虽然Tester类中有一个以Date型变量为参数的构造函数，编译器却不会把它看作是从Date到Tester的转换构造函数，因为它的声明中包含了explicit修饰符。
七、表达式内部的转换
在表达式内部，如果发现某个类型和需要的不一致，就会发生错误。数字类型的转换是很简单，这里就不举例了。下面的程序是把Date对象转换成长整型值。
#include "iostream.h"
class Date
{
int mo, da, yr;
public:
Date(int m,int d,int y)
{
mo=m; da=d; yr=y;
}
operator long();
};
Date::operator long()
{
static int dys[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
long days=yr;
days*=365;
days+=(yr-1900)/4; //从1900年1月1日开始计算
for(int i=0;i<mo-1;i++) days+=dys;
days+=da;
return days;
}
int main()
{
Date today(12,24,2003);
const long ott=123;
long sum=ott+today;
cout<<ott<<" + "<<(long) today<<" = "<<sum;
return 0;
}
在表达式中，当需要转换的对象可以转换成某个数字类型，或者表达式调用了作用于某个类的重载运算符时，就会发生隐式转换。运算符重载以后再学习。
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