適合具備 C 語言基礎的 C++ 教程之三
前言
在上一則教程中，著重地闡述了構造函數以及析構函數的相關概念，這也是C++中非常重要的兩個概念之一。在今天的教程中，筆者將繼續(xù)敘述 C++相對于 C語言來說不同的點，將詳細敘述命名空間，靜態(tài)成員，友元函數以及運算符重載這幾個知識點。
C++ 命名空間
命名空間的存在是為了區(qū)分不同庫的相同的函數名，用一個簡單的例子來說明這個問題就是在 windows的文件系統(tǒng)中，不同文件夾下可以有相同名字的文件，相同文件夾下因為這相同文件處在不同的范圍內，用 C++ 說白了也就是處在不同的命名空間中。文件系統(tǒng)的一個結構圖：
文件系統(tǒng)框圖
定義命名空間
命名空間的定義使用的是關鍵字 namespace，后跟命名空間的名稱，如下所示：
- namespace namespace_name{
- // 代碼聲明
- }
為了調用帶有命名空間的函數或者變量，需要在前面加上命名空間的名稱，如下所示：
- name::code // code 可以是變量或者是函數
例子
下面通過一個例子來說明命名空間的概念，首先，我們具有兩個類，一個是 Dog ，一個是 Person，而這個時候，有兩個函數具有相同的名字，都要輸出不同的信息，這個時候，就有必要使用到命名空間的概念。首先，我們在 dog.h 里面定義一個 dog 類，代碼如下所示：
- #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，緊接著來看 dog.cpp 里面的內容。代碼如下所示：
- #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 的代碼，我們緊接著來看 Person 的代碼，代碼如下所示：
- #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
緊接著就是 Person.cpp 的代碼，具體的代碼如下所示：
- 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 所定義的兩個類，我們緊接著來看 main.cpp 的代碼：
- 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
- }
在最后的倒數第二行和倒數第三行，我們可以看到如果這個時候，沒有命名空間的存在，那么就完全不能夠分辨 printVersion這個函數，加上了命名空間之后，就能夠分辨出來了。
靜態(tài)成員
在上述代碼的基礎上，我們在主函數定義了如何幾個變量，代碼如下所示：
- #include <stdio.h>
- int main(int argc, char **argv)
- {
- Person per1;
- Person per2;
- Person per3;
- Person per4;
- Person *per5 = new Person[10];
- }
那我們要如何知道我們定義幾個 Person 對象呢，可以這樣去做，我們創(chuàng)建一個 cnt變量，然后在每個構造函數執(zhí)行的過程中讓 cnt加一，代碼如下所示：
- #include <iostream>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- 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;
- }
- }
- };
但是如果這么寫的話存在一個問題，就是我們想要實現的功能是看有幾個實例化 Person 對象，那么這個計數量cnt應該是屬于 Person類的，具體的關系如下圖所示：
但是上述的代碼中，cnt是屬于 Person的實例化對象的，那要如何做才能使得 cnt屬于 Person類的實例化對象呢，這個時候，我們需要將 cnt定義為 static類的，這樣子，cnt就是屬于 Person類的了，定義的代碼如下所示：
- class Person
- {
- private:
- char *name;
- int age;
- char *work;
- static int cnt;
- };
那么我們要如何得到 cnt 的值呢，可以編寫一個函數，但是同樣的，我們編寫的函數要是屬于整個 Person類的，那應該如何去做呢，同樣的辦法，我們在前面加上 static，代碼如下所示：
- #include <stdio.h>
- #include <iostream>
- class Person
- {
- private:
- char *name;
- int age;
- char *work;
- static int cnt;
- public:
- static int getcount(void)
- {
- return cnt;
- }
- };
有了 getcount函數，我們就可以調用它，然后將其打印出來，方法如下所示：
- #include <iostream>
- int main(int argc, char *argv)
- {
- Person per1;
- Person per2;
- Person *per5 = new Person[10];
- count << "person number = " << Person:getcount() << endl;
- }
最后，還存在一個問題，因為我們在 cnt上加了 static，那么當前的 cnt就是屬于 Person類的，這樣一來，那么就是說 cnt的值還沒有分配空間，那么要如何分配空間呢，我們需要在主函數開始之前對 cnt進行定義和初始化，代碼如下所示：
- int Person::cnt = 0; /* 定義*/
這樣的話，就可以知道 cnt的值了，下面是運行的結果：
這樣，就知道了 Person 類的實例化次數。那為什么要把 int Person::cnt = 0放在 main函數的最開始呢，這是因為要在 main所有實例化對象定義之前就要將其初始化完成。
友元函數
首先，我們有這樣一個需求，需要實現兩個類的相加，下面是寫出來的代碼：
- #include <iostream>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- 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;
- }
上述代碼中存在一個缺點就是說，我們在進行 add()函數編寫的時候，用到了兩次 getX()和 getY()，這樣就顯得代碼看起來十分的臃腫，所以也就有了如下的更改方式,我們可以將 Point add(Point &p1, Point &p2)函數設置成友元，那么在這樣的基礎上，就可以直接訪問到 p1和 p2里面的成員，換句通俗的話來將，就是說，我把你當做朋友，你就獲得了一些權限，更改的代碼如下所示：
- 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;
- }
聲明成友元之后，在函數里就可以訪問到類里面的私有數據成員，大大簡化了代碼量。
運算符重載
上述介紹友元的時候，我們將兩個實例化的對象進行相加，使用的是 C 語言的思路，但是對于 C++來說，其具備運算符重載的特性，也就是能夠重載一個+號運算符用于類的相加。為了展開這個知識點，依舊先從之前學習 C語言時的角度去看這個問題，我們之前學習 C語言的時候，我們會接觸到這樣一個概念，就是++p 和 p++，比如有如下所示的代碼：
- int a = 1;
- int b;
- b = ++a;
上述代碼的意思分解一下是這樣子的：
- int a = 1;
- int b;
- a = a + 1;
- b = a;
這樣一來，b的結果就是 2。但是如果像下面這樣子的代碼：
- int a = 1;
- int b;
- b = a++;
上面的代碼分解一下，就是下面這樣子的：
- int a = 1;
- int b;
- b = a;
- a = a++;
這樣子，運行后 b的結果是 1。
現在我們要來實現這個前 ++和后 ++的運算符重載，實現類里面成員的++，繼續(xù)沿用上述的代碼，基于 Point類，我們來編寫重載的函數，代碼如下所示：
- Point operator++(Point &p) /* 引用節(jié)省內存 */
- {
- p.x = p.x + 1;
- p.y = p.y + 1;
- return p;
- }
前 ++和后 ++的運算符一致，然而在重載函數中，是通過形參的不同來進行重載函數的，因此，我們在編寫后 ++的重載函數的時候，需要新增一個參數，比如下面的代碼：
- Point operator++(Point &p, int a)
- {
- Point n;
- n = p;
- p.x = p.x + 1;
- p.y = p.y + 1;
- return n;
- }
上述的重載函數，因為都操作了類里面的私有數據成員，因此，必須將其聲明為友元。下面是代碼實現：
- 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;
- }
- };
需要注意的一點是，上述的形參里面使用的是 p的引用，為什么要使用引用是因為引用傳入的是地址，占四個字節(jié)的大小，但是如果傳入的不是引用，那么就要占用整個類那么大的大小。這樣做也就節(jié)省了存儲空間。
緊接著，我們來編寫主函數的代碼：
- 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();
- }
下面是代碼的運行結果：
通過運行結果可以知道，我們實現了前 ++和 后++的效果。
小結
上述便是本次教程分享的內容，其中提到了運算符重載這一知識點還包含很多的應用，本次只是簡單地用一個例子進行了介紹，下期教程將詳細介紹運算符重載地其他內容，本次的分享到這里就結束咯~
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