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二級C++輔導(dǎo)筆記：私有數(shù)據(jù)成員的使用
一、私有數(shù)據(jù)成員的使用
1.取值和賦值成員函數(shù)
面向?qū)ο蟮募s定就是保證所有數(shù)據(jù)成員的私有性。一般我們都是通過公有成員函數(shù)來作為公共接口來讀取私有數(shù)據(jù)成員的。某些時(shí)候，我們稱這樣的函數(shù)為取值和賦值函數(shù)。
取值函數(shù)的返回值和傳遞給賦值函數(shù)的參數(shù)不必一一匹配所有數(shù)據(jù)成員的類型。
#include iostream.h
class Date
{
int mo, da, yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y; }
int getyear() const { return yr; }
void setyear(int y) { yr = y; }
};
int main()
{
Date dt(4,1,89);
cout< dt.setyear(97);
cout< return 0;
}
上面的例子很簡單，不分析了。要養(yǎng)成這樣的習(xí)慣，通過成員函數(shù)來訪問和改變類中的數(shù)據(jù)。這樣有利于軟件的設(shè)計(jì)和維護(hù)。比如，改變Date類內(nèi)部數(shù)據(jù)的形式，但仍然用修改過的getyear()和setyear()來提供訪問接口，那么使用該類就不必修改他們的代碼，僅需要重新編譯程序即可。
2.常量成員函數(shù)
注意上面的程序中g(shù)etyear()被聲明為常量型，這樣可以保證該成員函數(shù)不會修改調(diào)用他的對象。通過加上const修飾符，可以使訪問對象數(shù)據(jù)的成員函數(shù)僅僅完成不會引起數(shù)據(jù)變動的那些操作。
如果程序聲明某個Date對象為常量的話，那么該對象不得調(diào)用任何非常量型成員函數(shù)，不論這些函數(shù)是否真的試圖修改對象的數(shù)據(jù)。只有把那些不會引起數(shù)據(jù)改變的函數(shù)都聲明為常量型，才可以讓常量對象來調(diào)用。
3.改進(jìn)的成員轉(zhuǎn)換函數(shù)
下面的程序改進(jìn)了從Date對象到CustomDate對象的成員轉(zhuǎn)換函數(shù)，用取值和賦值函數(shù)取代了使用公有數(shù)據(jù)成員的做法。(以前的程序代碼在上一帖中)
#include iostream.h
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate() {}
CustomDate(int d,int y) { da=d; yr=y; }
void display() const {cout< int getday() const { return da; }
void setday(int d) { da=d; }
};
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y; }
operator CustomDate() const;
};
Date::operator CustomDate() const
{
static int dys[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
CustomDate cd(0,yr);
int day=da;
for(int i=0;i cd.setday(day);
return cd;
}
int main()
{
Date dt(11,17,89);
CustomDate cd;
cd=dt;
cd.display();
return 0;
}
注意上面的程序中Date::operator CustomDate()聲明為常量型，因?yàn)檫@個函數(shù)沒有改變調(diào)用它對象的數(shù)據(jù)，盡管它修改了一個臨時(shí)CustomDate對象并將其作為函數(shù)返回值。
二、友元
前面已經(jīng)說過了，私有數(shù)據(jù)成員不能被類外的其他函數(shù)讀取，但是有時(shí)候類會允許一些特殊的函數(shù)直接讀寫其私有數(shù)據(jù)成員。
關(guān)鍵字friend可以讓特定的函數(shù)或者別的類的所有成員函數(shù)對私有數(shù)據(jù)成員進(jìn)行讀寫。這既可以維護(hù)數(shù)據(jù)的私有性，有可以保證讓特定的類或函數(shù)能夠直接訪問私有數(shù)據(jù)。
1.友元類
一個類可以聲明另一個類為其友元，這個友元的所有成員函數(shù)都可以讀寫它的私有數(shù)據(jù)。
#include iostream.h
class Date;
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate(int d=0,int y=0) { da=d; yr=y; }
void display() const {cout< friend Date; //這兒
};
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 cd.da+=da;
return cd;
}
int main()
{
Date dt(11,17,89);
CustomDate cd(dt);
cd.display();
return 0;
}
在上面的程序中，有這樣一句 friend Date; 該語句告訴編譯器，Date類的所有成員函數(shù)有權(quán)訪問CustomDate類的私有成員。因?yàn)镈ate類的轉(zhuǎn)換函數(shù)需要知道CustomDate類的每個數(shù)據(jù)成員，所以真?zhèn)�Date類都被聲明為CustomDate類的友元。
2.隱式構(gòu)造函數(shù)
上面程序?qū)ustomDate的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用私有顯示該類需要如下的一個轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù):
CustomDate(Date& dt);
但是唯一的一個構(gòu)造函數(shù)是：CustomDate(int d=0;int y=0);
這就出現(xiàn)了問題，編譯器要從Date對象構(gòu)造一個CustomDate對象，但是CustomDate類中并沒有定義這樣的轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)。不過Date類中定義了一個成員轉(zhuǎn)換函數(shù)，它可以把Date對象轉(zhuǎn)換成CustomDate對象。于是編譯器開始搜索CustomDate類，看其是否有一個構(gòu)造函數(shù)，能從一個已存在的CustomDate的對象創(chuàng)建新的CustomDate對象。這種構(gòu)造函數(shù)叫拷貝構(gòu)造函數(shù)。拷貝構(gòu)造函數(shù)也只有一個參數(shù)，該參數(shù)是它所屬的類的一個對象，由于CustomDate類中沒有拷貝構(gòu)造函數(shù)，于是編譯器就會產(chǎn)生一個默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)，該函數(shù)簡單地把已存在的對象的每個成員拷貝給新對象。現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，編譯器可以把Date對象轉(zhuǎn)換成CustomDate對象，也可以從已存在的CustomDate對象生成一個新的CustomDate對象。那么上面提出的問題，編譯器就是這樣做的：它首先調(diào)用轉(zhuǎn)換函數(shù)，從Date對象創(chuàng)建一個隱藏的、臨時(shí)的、匿名的CustomDate對象，然后用該臨時(shí)對象作為參數(shù)調(diào)用默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)，這就生成了一個新的CustomDate對象。
3.預(yù)引用
上面的例子中還有這樣一句 class Date;
這個語句叫做預(yù)引用。它告訴編譯器，類Date將在后面定義。編譯器必須知道這個信號，因?yàn)镃ustomDate類中引用了Date類，而Date里也引用了CustomDate類，必須首先聲明其中之一。
使用了預(yù)引用后，就可以聲明未定義的類的友元、指針和引用。但是不可以使用那些需要知道預(yù)引用的類的定義細(xì)節(jié)的語句，如聲明該類的一個實(shí)例或者任何對該類成員的引用。
4.顯式友元預(yù)引用
也可以不使用預(yù)引用，這只要在聲明友元的時(shí)候加上關(guān)鍵自class就行了。
#include iostream.h
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate(int d=0,int y=0) { da=d; yr=y; }
void display() const {cout< friend class Date; //這兒，去掉前面的預(yù)引用
};
class Date
{
... ...
};
Date::operator CustomDate()
{
... ...
}
int main()
{
... ...
}
5.友元函數(shù)
通常，除非真的需要，否則并不需要把整個類都設(shè)為另一個類的友元，只需挑出需要訪問當(dāng)前類私有數(shù)據(jù)成員的成員函數(shù)，將它們設(shè)置為該類的友元即可。這樣的函數(shù)稱為友元函數(shù)。
下面的程序限制了CustomDate類數(shù)據(jù)成員的訪問，Date類中只有需要這些數(shù)據(jù)的成員函數(shù)才有權(quán)讀寫它們。
#include iostream.h
class CustomDate;
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(const CustomDate&);
void display() const {cout< };
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate(int d=0,int y=0) { da=d; yr=y; }
friend Date::Date(const CustomDate&);
};
Date::Date(const CustomDate& cd)
{
static int dys[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
yr=cd.yr;
da=cd.da;
for(mo=0;mo<11;mo++)
if(da>dys[mo]) da-=dys[mo];
else break;
mo++;
}
int main()
{
Date dt(CustomDate(123, 89));
dt.display();
return 0;
}
6.匿名對象
上面main()函數(shù)中Date對象調(diào)用CustomDate類的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了一個匿名CustomDate對象，然后用該對象創(chuàng)建了一個Date對象。這種用法在C++中是經(jīng)常出現(xiàn)的。
7.非類成員的友元函數(shù)
有時(shí)候友元函數(shù)未必是某個類的成員。這樣的函數(shù)擁有類對象私有數(shù)據(jù)成員的讀寫權(quán)，但它并不是任何類的成員函數(shù)。這個特性在重載運(yùn)算符時(shí)特別有用。
非類成員的友元函數(shù)通常被用來做為類之間的紐帶。一個函數(shù)如果被兩個類同時(shí)聲明為友元，它就可以訪問這兩個類的私有成員。下面的程序說明了一個可以訪問兩個類私有數(shù)據(jù)成員的友元函數(shù)是如何將在兩個類之間架起橋梁的。
#include iostream.h
class Time;
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y;}
friend void display(const Date&, const Time&);
};
class Time
{
int hr,min,sec;
public:
Time(int h,int m,int s) { hr=h; min=m; sec=s;}
friend void display(const Date&, const Time&);
};
void display(const Date& dt, const Time& tm)
{
cout << dt.mo << '/' << dt.da << '/' << dt.yr;
cout << ' ';
cout << tm.hr << ':' << tm.min << ':' << tm.sec;
}
int main()
{
Date dt(2,16,97);
Time tm(10,55,0);
display(dt, tm);
return 0;
}
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