课程目标
（1）培养正规的，大气的编程习惯
（2）以良好的方式编写C++ class —— Object Based（基于对象）
class without pointer members，例如，Complex
class with pointer members，例如，String
（3）学习Classes之间的关系 —— Object Oriented（面向对象）
继承（inheritance）
复合（composition）
委托（delegation）
Object Based vs Object Oriented
Object Based：面对的是单一class的设计
Object Oriented：面对的是多重classes的设计，classes和classes之间的关系
C++程序代码的基本形式
（1）header files（头文件）
Classes Declaration（声明）
（2）主程序
#include // 引入标准库头文件，使用尖括号
#include "complex.h" // 引入自己写的头文件，使用双引号
...
（3）标准库
Standard Library
注：
头文件的扩展名不一定是.h，主程序的扩展名不一定是.cpp。
头文件中的防卫式声明
例如，complex.h，使用防卫式声明防止头文件被多次引用。
#ifndef __COMPLEX__ // 防卫式声明
#define __COMPLEX__ // 防卫式声明
...
#endif // 防卫式声明
头文件的布局
#ifndef __COMPLEX__ // 防卫式声明
#define __COMPLEX__ // 防卫式声明
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
// 前置声明
#include
class ostream;
class complex;
complex& __doapl (complex* ths, const complex& r);
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
// 类声明
class complex
{
...
};
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
// 类定义
complex::function ...
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
#endif // 防卫式声明
类的声明
class complex
{
public: // 访问级别
complex (double r=0, double i=0)
: re(r), im(i)
{ }
complex& operator += (const complex&);
// 有些函数在此直接定义，另一些在body之外定义
double real () const { return re; }
double imag () const { return im; }
private: // 访问级别
double re, im;
friend complex& __doapl (complex*, const complex&);
};
注：
函数若在class body内定义完成，便自动成为inline候选人，
由编译器决定最终是否inline。
在body之外定义的函数，使用inline关键字，使之成为内联函数（inline function）。
使用complex类的例子，
{
complex c1(2, 1);
complex c2;
...
}
类模板
template
class complex
{
public:
complex (T r=0, T i=0)
: re(r), im(i)
{ }
complex& operator += (const complex&);
// 有些函数在此直接定义，另一些在body之外定义
T real () const { return re; }
T imag () const { return im; }
private:
T re, im;
friend complex& __doapl (complex*, const complex&);
};
使用类模板的例子，
{
complex c1(2, 1);
complex c2;
...
}
构造函数
complex (double r=0, double i=0)
: re(r), im(i)
{ }
注：
（1）构造函数的名称必须与类名相同
（2）本例中的构造函数的参数有默认值
（3）构造函数，可以有初始化列表（initialization list），并且推荐用初始化列表。因为，对象的构造分为两个阶段，第一个阶段是初始化，另一个阶段是执行构造函数的函数体。如果不使用初始化列表，就放弃了在初始化阶段给对象赋初值。
创建对象的例子，
{
complex c1(2, 1);
complex c2;
complex* p = new complext(4);
}
构造函数重载
构造函数也可以重载，
但编译器要能判断出调用哪个构造函数，
一个编译器报错的例子，
complex (double r=0, double i=0)
: re(r), im(i)
{ }
complex () : re(0), im(0) { }
以下两种调用方式都会报错，
{
complex c1;
complex c2();
}
因为，编译器无法确定调用哪个构造函数。
私有构造函数
例如，单例模式，
class A
{
public:
static A& getInstance ();
setup () { ... }
private:
A();
A (const A& ths);
...
};
A& A::getInstance()
{
static A a;
return a;
}
用法，
A::getInstance().setup();
常量成员函数
double real () const { return re; }
double imag () const { return im; }
在成员函数的参数与函数体之间有一个const，
表示该成员函数不会修改对象内的数据。
不加const的后果，
const complex c1(2, 1); // c1是一个常量
cout << c1.real(); // 编译器报错
cout << c1.imag(); // 编译器报错
参数传递：pass by value / reference
complex (double r=0, double i=0) // by value
: re(r), im(i)
{ }
complex& operator += (const complex&); // by reference
参数传递时，尽量传引用。
如果传入的引用不希望被改变，则要加const，例如const complex&。
返回值传递：return by value / reference
double real () const { return re; } // by value
friend complex& __doapl (complex*, const complex&); // by reference
返回值的传递，也尽量返回引用。
除非要返回函数内部的局部变量，此时必须返回value。
注：
不论是参数传递还是返回值传递，
传递者无需知道接收者是否以reference形式接收。
inline complex& // 接收者可以随意使用by value或by reference
__doapl (complex* ths, const complex& r)
{
...
return *ths; // 传递者只需要返回对象即可
}
友元
friend complex& __doapl (complex*, const complex&); // 友元
inline complex*
__doapl (complex* ths, const complex& r)
{
// 自由取得friend的private成员
ths->re += r.re;
ths->im += r.im;
return *ths;
}
注：
相同class的各个objects互为friends（友元）
class complex
{
public:
complex (double r=0, double i=0)
: re(r), im(i)
{ }
int func (const complex& param)
{ return param.re + param.im; } // 自由获取private成员
private:
double re, im;
};
{
complex c1(2, 1);
complex c2;
c2.func(c1);
}
操作符重载（成员函数方式）
inline complex&
__doapl (complex* ths, const complex& r)
{
ths ->re += r.re;
ths->im += r.im;
return *ths;
}
inline complex&
complex::operator += (const complex& r)
{
return __doapl(this, r); // 成员函数中隐含this指针
}
（1）C++中的操作符实际上是一个函数complex::operator +=
（2）编译器会将左操作数的指针，作为this隐含传入。
{
complex c1(2, 1);
complex c2(5);
c2 += c1;
}
inline complex&
complex::operator += (this, const complex& r)
{ ... }
其中，this指向c1，r是c1的引用。
操作符重载（非成员函数方式）
inline complex
operator + (const complex& x, const complex& y)
{ return complex (real(x)+real(y), imag(x)+imag(y)); }
inline complex
operator + (const complex& x, double y)
{ return complex (real(x)+y, imag(x)); }
inline complex
operator + (double x, const complex& y)
{ return complex (x+real(y), imag(y)); }
由于double比complex定义的早，
而且也无法预见complex会出现，我们也无法去修改double类的定义。
所以，有关double的运算符重载，我们需要写成非成员函数形式。
inline complex
operator + (double x, const complex& y)
{ return complex (x+real(y), imag(y)); }
注：
（1）complex(...)是一种创建临时对象的写法，
{
complex c1(2, 1);
complex c2;
complex(); // 临时对象
complex(4, 5); // 临时对象
cout << complex(2); // 临时对象
}
（2）以上三个运算符重载，都返回了局部对象，
因此必须返回value，不能返回referenece。
函数结束后，执行期间创造的局部对象都会回收，
如果返回reference，则将引用一块已经被释放的内存，会产生错误。
正负号运算符重载
inline complex // 这里返回value或reference都可以
operator + (const complex& x)
{ return x; }
inline complex // 这里必须返回value，不能返回reference
operator - (const complex& x)
{ return complex(-real(x), -imag(x)); }
<< 运算符重载
#include
ostream&
operator << (ostream& os, const copmlex& x)
{
return os << '(' << real(x) << ',' << imag(x) << ')';
}
入参ostream& os不能是const，
因为标准库实现中，改变了os的状态。
参考
C++面向对象高级开发 - 侯捷