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适合具备 C 语言基础的 C++ 入门教程(三)
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适合具备 C 语言基础的 C++ 入门教程(三)
C++
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发布时间: 2021-02-10
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# 前言 在上一则教程中,着重地阐述了构造函数以及析构函数地相关概念,这也是`C++`中非常重要地两个概念之一。在今天地教程中,笔者将继续叙述 `C++`相对于 `C`语言来说不同的点,将详细叙述命名空间,静态成员,友元函数以及运算符重载这几个知识点。 ## C++ 命名空间 命名空间的存在是为了区分不同库的相同的函数名,用一个简单的例子来说明这个问题就是在 `windows`的文件系统中,不同文件夹下可以有相同名字的文件,相同文件夹下因为这相同文件处在不同的范围内,用 C++ 说白了也就是处在不同的命名空间中。文件系统的一个结构图: ![文件系统框图](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/20210112124850.png) ## 定义命名空间 命名空间的定义使用的是关键字 namespace,后跟命名空间的名称,如下所示: ```c++ namespace namespace_name{ // 代码声明 } ``` 为了调用带有命名空间的函数或者变量,需要在前面加上命名空间的名称,如下所示: ```c++ name::code // code 可以是变量或者是函数 ``` ### 例子 下面通过一个例子来说明命名空间的概念,首先,我们具有两个类,一个是 Dog ,一个是 Person,而这个时候,有两个函数具有相同的名字,都要输出不同的信息,这个时候,就有必要使用到命名空间的概念。首先,我们在 dog.h 里面定义一个 dog 类,代码如下所示: ```c++ #ifndef __DOG_H__ #define __DOG_H__ namespace C{ class Dog{ private: char *name; int age; public: void setName(char *name); int setAge(int age); void printInfo(void); }; void printVersion(void); } #endif ``` 然后,紧接着来看 dog.cpp 里面的内容。代码如下所示: ```c++ #include "dog.h" namespace C{ void Dog::setName(char *name) { this->name = name; } int Dog::setAge(int age) { if (age < 0 || age > 20) { this->age = 0; return -1; } this->age = age; return 0; } void Dog::printInfo(void) { printf("name=%s, age=%d\n",name,age); } void printersion(void) { printf("Dog v1"); } } ``` OK ,看完了 Dog 的代码,我们紧接着来看 Person 的代码,代码如下所示: ```c++ #ifndef __PERSON_H__ #define __PERSON_H__ namespace A{ class Person{ private: char *name; int age; char *work; public: void setName(char *name); int setAge(int age); void printInfo(void); }; void printfVersion(void); } #endif ``` 紧接着就是 Person.cpp 的代码,具体的代码如下所示: ```c++ namespace A { void Person::setName(char *name) { this->name = name; } int Person::setAge(int age) { if (age < 0 || age > 150) { this->age = 0; return -1; } this->age = age; return 0; } void Person::printInfo(void) { printf("name=%s, age=%d, work=%s\n", name, age, work); } void printVersion(void) { printf("Person v1\n"); } } ``` 上述就是 所定义的两个类,我们紧接着来看 main.cpp 的代码: ```c++ int main(int argc, char **argv) { A::Person per; per.setName("zhangsan"); per.setAge(16); per.printInfo(); C::Dog dog; dog.setName("wangcai"); dog.setAge(1); dog.printInfo(); A::printVersion(); C::printVersion(); return 0 } ``` 在最后的倒数第二行和倒数第三行,我们可以看到如果这个时候,没有命名空间的存在,那么就完全不能够分辨 `printVersion`这个函数,加上了命名空间之后,就能够分辨出来了。 ## 静态成员 在上述代码的基础上,我们在主函数定义了如何几个变量,代码如下所示: ```c++ #include
int main(int argc, char **argv) { Person per1; Person per2; Person per3; Person per4; Person *per5 = new Person[10]; } ``` 那我们要如何知道我们定义几个 Person 对象呢,可以这样去做,我们创建一个 `cnt`变量,然后在每个构造函数执行的过程中让 `cnt`加一,代码如下所示: ```c++ #include
#include
#include
class Person { private: int cnt; char *name; int age; char *work; public: Person() { name = NULL; work = NULL; cnt++; } Person(char *name) { this->name = new char[strlen(name) + 1]; strcpy(this->name, name); this->work = NULL; cnt++; } Person(char *name, int age, char *work = "none") { this->name = new char[strlen(name) + 1]; strcpy(this->name, name); this->work = new char[strlen(work) + 1]; strcpy(this->work, work); cnt++; } ~Person() { if (this->name) { cout << "name is:" << name << endl; delete this->name; } if (this->work) { cout << "work is:" << work << endl; delete this->work; } } }; ``` 但是如果这么写的话存在一个问题,就是我们想要实现的功能是看有几个实例化 `Person` 对象,那么这个计数量`cnt`应该是属于 `Person`类的,具体的关系如下图所示: ![image-20210125140524739](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/20210125140530.png) 但是上述的代码中,`cnt `是属于 `Person`的实例化对象的,那要如何做才能使得 `cnt`属于 `Person`类的实例化对象呢,这个时候,我们需要将 `cnt`定义为 `static`类的,这样子,`cnt`就是属于 `Person`类的了,定义的代码如下所示: ```c++ class Person { private: char *name; int age; char *work; static int cnt; }; ``` 那么我们要如何得到 cnt 的值呢,可以编写一个函数,但是同样的,我们编写的函数要是属于整个 `Person`类的,那应该如何去做呢,同样的办法,我们在前面加上 `static`,代码如下所示: ```c++ #include
#include
class Person { private: char *name; int age; char *work; static int cnt; public: static int getcount(void) { return cnt; } }; ``` 有了 `getcount`函数,我们就可以调用它,然后将其打印出来,方法如下所示: ```c++ #include
int main(int argc, char *argv) { Person per1; Person per2; Person *per5 = new Person[10]; count << "person number=" << Person:getcount() << endl; } ``` 最后,还存在一个问题,因为我们在 `cnt`上加了 `static`,那么当前的 `cnt`就是属于 `Person`类的,这样一来,那么就是说 `cnt`的值还没有分配空间,那么要如何分配空间呢,我们需要在主函数开始之前对 `cnt`进行定义和初始化,代码如下所示: ```c++ int Person::cnt = 0; /@@* 定义*/ ``` 这样的话,就可以知道 `cnt`的值了,下面是运行的结果: ![image-20210125143702110](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/20210125143702.png) 这样,就知道了 `Person` 类的实例化次数。那为什么要把 `int Person::cnt = 0`放在 `main`函数的最开始呢,这是因为要在 `main`所有实例化对象定义之前就要将其初始化完成。 ## 友元函数 首先,我们有这样一个需求,需要实现两个类的相加,下面是写出来的代码: ```c++ #include
#include
#include
using namespace std; class Point { private: int x; int y; public: Point(){} Point(int x, int y) : x(x), y(y) {} void setX(int x) { this->x = x; } void setY(int y) { this->y = y; } int getX(void) { return x; } int getY(void) { return y; } }; Point add(Point &p1, Point &p2) { Point n; n.setX(p1.getX() + p2.getX()); n.setY(p1.getY() + p2.getY()); return n; } int main(int argc, char **argv) { Point p1(1, 2); Point p2(2, 4); Point result = add(p1,p2); cout << "the result is:" << "(" << result.getX() << "," << result.getY() << ")"<< endl; return 0; } ``` 上述代码中存在一个缺点就是说,我们在进行 `add()`函数编写的时候,用到了两次 `getX()`和 `getY()`,这样就显得代码看起来十分的臃肿,所以也就有了如下的更改方式,我们可以将 `Point add(Point &p1, Point &p2)`函数设置成友元,那么在这样的基础上,就可以直接访问到 `p1`和 `p2`里面的成员,换句通俗的话来将,就是说,我把你当做朋友,你就获得了一些权限,更改的代码如下所示: ```c++ class Point { private: int x; int y; public: Point(){} Point(int x, int y) : x(x),y(y){} friend Point add(Point &p1, Point &p2); }; Point add(Point &p1, Point &p2) { Point n; n.x = p1.x + p2.x; n.y = p2.x + p2.y; return n; } ``` 声明成友元之后,在函数里就可以访问到类里面的私有数据成员,大大简化了代码量。 ## 运算符重载 上述介绍友元的时候,我们将两个实例化的对象进行相加,使用的是 C 语言的思路,但是对于 `C++`来说,其具备运算符重载的特性,也就是能够重载一个`+`号运算符用于类的相加。为了展开这个知识点,依旧先从之前学习 `C`语言时的角度去看这个问题,我们之前学习 `C`语言的时候,我们会接触到这样一个概念,就是`++p` 和 `p++`,比如有如下所示的代码: ```c++ int a = 1; int b; b = ++a; ``` 上述代码的意思分解一下是这样子的: ```c++ int a = 1; int b; a = a + 1; b = a; ``` 这样一来,`b`的结果就是 `2`。但是如果像下面这样子的代码: ```c++ int a = 1; int b; b = a++; ``` 上面的代码分解一下,就是下面这样子的: ```c++ int a = 1; int b; b = a; a = a++; ``` 这样子,运行后 `b`的结果是 `1`。 现在我们要来实现这个前 `++`和后 `++`的运算符重载,实现类里面成员的`++`,继续沿用上述的代码,基于 `Point`类,我们来编写重载的函数,代码如下所示: ```c++ Point operator++(Point &p) /@@* 引用节省内存 */ { p.x = p.x + 1; p.y = p.y + 1; return p; } ``` 前 `++`和后 `++`的运算符一致,然而在重载函数中,是通过形参的不同来进行重载函数的,因此,我们在编写后 `++`的重载函数的时候,需要新增一个参数,比如下面的代码: ```c++ Point operator++(Point &p, int a) { Point n; n = p; p.x = p.x + 1; p.y = p.y + 1; return n; } ``` 上述的重载函数,因为都操作了类里面的私有数据成员,因此,必须将其声明为友元。下面是代码实现: ```c++ class Point { private: int x; int y; public: Point(){} Point(int x, int y) : x(x), y(y){} friend Point operator++(Point &p); friend Point operator++(Point &p, int a); void printfInfo(void) { cout << "(" << x << "," << y << ")" << endl; } }; ``` > 需要注意的一点是,上述的形参里面使用的是 `p`的引用,为什么要使用引用是因为引用传入的是地址,占四个字节的大小,但是如果传入的不是引用,那么就要占用整个类那么大的大小。这样做也就节省了存储空间。 紧接着,我们来编写主函数的代码: ```c++ int main(int argc, char **argv) { Point p1(1, 2); Point p2(3, 4); Point n; n = ++p1; n.printfInfo(); cout << "**********************" << endl; Point n2; n2 = p2++; n2.printfInfo(); } ``` 下面是代码的运行结果: ![image-20210126132545161](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/20210126132552.png) 通过运行结果可以知道,我们实现了前 `++`和 后`++`的效果。 # 小结 上述便是本次教程分享的内容,其中提到了运算符重载这一知识点还包含很多的应用,本次只是简单地用一个例子进行了介绍,下期教程将详细介绍运算符重载地其他内容,本次的分享到这里就结束咯~ > 本节教程所涉及的代码可以通过百度云链接的方式获取到 > > 链接:https://pan.baidu.com/s/1tzqw1dVJBMHT4Lbr_-NwSg > 提取码:5ugr
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