概念
- 数据抽象和封装。类的基本思想是数据抽象和封装。数据抽象是一种依赖于接口和实现分离的编程技术。类的接口包括用户所能执行的操作，类的实现则包括类的数据成员，负责接口实现的函数以及定义类所需要的各种私有函数。封装实现了类的接口和实现的分离，封装后的类隐藏了它的实现细节，类的用户只能使用接口而无法访问实现部分。
- **成员函数是定义为类的一部分的函数,有时候也被称为方法。使用.运算符后跟要使用的成员函数,同时使用调用运算符
()来访问一个函数。**成员函数的声明必须在类的内部，成员函数的定义既可以在类的内部也可以在类的外部。定义在类内部的的函数是隐式的内联函数。而作为接口部分的非成员函数，如add,print,read等都必须在类的外部。 - 友元的声明只是指定了访问权限(可以访问类的私有成员,和第四条不冲突),而并非一个普通的函数声明,如果希望类的用户能够调用某个友元函数,必须在友元声明之外再次对函数进行一次声明.
- 封装的好处
- 确保用户代码不会无意间破坏对象的状态,防止因为引入的原因造成数据被破坏,如果有程序缺陷破坏了对象的数据成员的状态,那么只有实现部分的代码可能产生这样的错误.降低了代码维护和错误修正的难度
- 被封装的类的具体实现细节可以随时改变,无序调整用于级别的代码.类的作者可以比较自由的修改数据.当实现部分改变时,只要类的接口不变,用户代码就不需要改变.如果数据是
public的,所有使用了原来数据成员的代码都可能失效,需要先定位并重写这部分代码.注意当类的实现发生改变时无序更改用户代码,但是使用了该类的源文件必须重新编译.
- 构造函数。类通过一个或几个特殊的成员函数控制其对象的初始化过程，这些函数叫做构造函数。
- 构造函数不能声明为const类型。在创建一个
const对象时，直到构造函数完成初始化，对象才算真正取得了const属性。
类
类的基本思想是数据抽象和封装。数据抽象是一种依赖于接口和实现分离的编程技术。类的接口包括用户所能执行的操作，类的实现则包括类的数据成员，负责接口实现的函数以及定义类所需要的各种私有函数。
封装实现了类的接口和实现的分离，封装后的类隐藏了它的实现细节，类的用户只能使用接口而无法访问实现部分。
类想要实现数据抽象和封装，需要首先定义一个抽象数据类型，在抽象数据类型中，类的设计者负责考虑类的实现过程；使用该类的程序员只需要抽象的思考类型做了什么，不需要了解细节．
**类是基于对象的，类之间的关系（继承，组合，委托）是面向对象的。**C++ 是由C语言和C 标准库组成。
类的定义
每个类都定义了一个唯一的类型。即使两个类的成员列表完全一致，它们也是不同的类型。对一个类来说，它的成员和其他任何类的对象都不是一回事。
仅仅声明类而暂时不定义它，这种声明有时候也叫前向声明。在类声明之后定义之前，它属于不完全类型。我们知道它是一个类，但是不清楚它到底包含哪些类型。
类的组成包括成员函数，就是定义在类内部的函数；数据成员变量，定义在类内的数据变量；类的类型成员，就是typedef重命名的类型；访问控制等。
访问控制和封装
访问说明符
访问说明符用于加强类的封装性,让用户不能直接访问对象的内部。
public, 定义在public说明符后的成员在整个程序内可以被访问,public定义类的接口,向类的用户提供访问数据成员的功能。private,定义在private说明符后的成员可以被类的成员函数访问,但是不能被该类的独享访问,它封装了类的实现细节。
C++中的struct和class很像,只不过struct默认访问权限是public,而class默认访问权限是private的。
封装
封装的好处:
- 确保用户代码不会无意间破坏对象的状态,防止因为引入的原因造成数据被破坏,如果有程序缺陷破坏了对象的数据成员的状态,那么只有实现部分的代码可能产生这样的错误.降低了代码维护和错误修正的难度
- 被封装的类的具体实现细节可以随时改变,无序调整用于级别的代码。类的作者可以比较自由的修改数据。当实现部分改变时,只要类的接口不变,用户代码就不需要改变。如果数据是
public的,所有使用了原来数据成员的代码都可能失效,需要先定位并重写这部分代码。注意当类的实现发生改变时无序更改用户代码,但是使用了该类的源文件必须重新编译。
类的作用域
类本身是一个作用域，类的成员函数的定义在类的作用域之内。编译器在处理类的时候,先编译成员的声明,然后编译成员函数体。
在类的外部定义成员函数时,成员函数的定义必须和它的声明匹配。
类的定义
成员函数
成员函数是定义为类的一部分的函数,有时候也被称为方法。使用.运算符后跟要使用的成员函数,同时使用调用运算符()来访问一个函数。
成员函数的声明必须在类的内部,成员函数的定义既可以在类的内部也可以在类的外部，定义在类内部的的函数是隐式的内联函数。而作为接口部分的非成员函数,如add,print,read等都必须在类的外部。
构造函数
类数据成员的初值
使用=或者列表初始化的方式为类的数据成员变量。
this指针
当一个对象调用类的成员函数时,到底发生了什么?比如:1
2Sales_data book;
book.isbn();
上面第二行代码其实相当于:1
Sales_data::isbn(&book);
成员函数通过一个名字为this的额外的隐式参数来访问调用它的那个对象,编译器负责把book的地址传递给isbn的隐式形参this。在函数内部可以直接使用调用该函数的对象的成员,不需要通过成员访问运算符来实现,因为this所指的就是这个对象,***任何对类成员的直接访问都被当成this的隐式使用。**当isbn使用bookNo时,隐式的使用this指向的成员,就像我们写了this->bookNo一样.
虽然this形参是隐式定义的,但是定义任何名字为this的变量或者函数都是非法的.我们可以在成员函数体内部调用this,this的目的是总是指向当前这个对象,所以this是一个常量指针(顶层const),不允许更改它的指向。
const成员函数
默认情况下,this的类型是指向类类型的非常量版本的常量指针(顶层const).比如在Sales_data的成员函数中,this的类型是Sales_data *const,尽管this是隐式的,它仍然需要遵循初始化规则,即不能把它绑定到常量对象上，也就使得常量对象无法调用普通的成员函数（因为不能把常量对象绑定到普通指针上）。
如果isbn是一个普通函数而且this是一个普通的指针参数，应该把this生命成const Sales_data *const。顶层const是它自己带的，底层const是为了能够使得常量对象也能够调用普通的成员函数。但是因为this是隐式参数，C++ 选择将const关键字放在函数的参数列表之后，这个const表示this是一个指向常量的指针,这样的函数称为常量成员函数。
常量对象,常量的引用和指针只能调用常量成员函数.并且只能读取它的对象的数据成员,无法修改
返回this对象
当我们定义的函数类似于某个内置运算符时,应该尽量让函数的行为和内置运算符类似.比如内置运算符把它的左侧运算对象当做左值返回.如果我们在写一个复合赋值运算的时候,就需要返回一个引用类型,具体的返回值应该是this指针指向的整个对象,即*this。如下所示:1
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6
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8Sales_data &combine(const Sales_data &rhs)
{
units_sold += rhs.units_sold;
revenut += ths.revenue;
return *this;
}
函数返回指向当前类对象的this指针时，返回值是否为引用类型，结果完全不一样。不加引用的话，是this指针的一个副本，所有后续操作都是在这个副本上进行的，而不是在this指针指向的对象上。
从const成员函数返回*this。一个const成员函数如果以引用的形式返回*this，那么它的返回类型是常量引用。
内联成员函数
定义在类内部的函数隐式的被定义为内联的（即使不加inline关键字），定义在类内的构造函数也是内联函数。可以在类内把inline作为声明的一部分显式的声明成员函数，也能在类的外部用inline关键字修饰函数的定义。
内联成员函数最好和相应的类定义在同一个头文件中。
通常将内联函数和constexpr函数定义在头文件中。
内联函数允许多次定义，但是每次的定义必须一致。为什么？什么是内联函数，在每个调用点上将函数内联的展开。如果有两个文件foo.cpp和bar.cpp都需要调用一个相同的内联函数myinline，在编译这两个头文件的时候，需要将函数myinline进行展开，所以它们都需要定义myinline，但是在生成目标文件的时候，因为函数是强类型，就会出错，所以内联函数允许多次一致的定义。而最简单的方法就是将内联函数定义在头文件中，然后使用它的源文件包含它即可。
重载(const)成员函数
成员函数的重载和普通函数的重载很像，只不过成员函数是在类内。
同样的，对于const成员函数的重载，也和const函数的重载很像，底层const可以重载，顶层const不能重载。
可变数据成员
使用mutable关键字声明一个可变数据成员，即使它是常量对象的成员。因此，一个const成员函数（this指针是指向常量的指针）可以改变一个可变成员的值。可以使用mutable声明一个变量做特别的用途，比如统计类的某个（常量）成员函数被调用了多少次。
友元
- 友元提供了其他类或者函数(非类的成员函数)访问类的私有对象的功能。
- 友元的声明只需要在其他函数或者类前加上
friend关键字即可。- 类之间的友元。一个类可以把其他类定义成友元，友元类的成员函数可以访问这个类包括非公有成员在内的所有成员。
- 成员函数作为友元。可以把其他类中的某个函数设置成友元。但是这几个类之间的声明和定义需要满足一定的依赖关系。
- 函数重载和友元。如果一个类想要一组重载函数声明为它的友元，需要对重载的每一个函数都声明为友元。
- 友元声明只能出现在类定义的内部,并且不会受区域访问控制级别（public，private, protected）的约束。
- 友元的声明只是指定了访问权限(可以访问类的私有成员,和第三条不冲突)，而并非一个普通的函数声明，如果希望类的用户能够调用某个友元函数，必须在友元声明之外再次对函数进行一次声明。
即使在类的内部定义函数，也必须在类的外部提供相应的声明从而使得函数变得可见。即使我们仅仅使用声明友元类的成员调用该友元函数，它也必须是被声明过的。友元声明的作用仅仅是影响访问权限，而非普通意义的声明。 - tips,一般来说,最好在类定义开始或者结束前的位置集中声明友元。
- 友元不具有传递性。
- 友元声明和作用域。类和非成员函数的声明不是必须在它们的友元声明之前。而友元类的成员函数的声明必须在它们的友元声明之前。
类的作用域
每个类都有自己的作用域，在类的作用域之外，普通的数据和函数成员只能通过对象，引用或者指针使用成员访问运算符进行访问，对于类类型成员则使用作用域运算符访问。
一个类就是一个作用域，在类的外部，成员的名字被隐藏起来了，在类的外部定义成员函数时必须同时提供类名和函数名。一旦遇到了类名，定义的剩余部分就在类的作用域之内了，剩余部分包括参数列表和函数体，接下来我们就可以直接使用类的其他成员而无需再次授权。如果函数的返回类型不是在当前类的作用域内定义的，还需要指定返回类型是哪个类的成员。
名字查找的过程：
- 在名字所在的块中寻找其声明语句，只考虑在名字的使用前出现的声明。
- 如果没找到，继续查找外层作用域。
- 如果没找到匹配的声明，则程序报错。
类的定义
类的定义分为两步处理，编译器处理完类中的全部声明后才会处理成员函数的定义：
- 首先，编译成员（包括函数和数据成员）的声明。
- 直到类的声明全部完成后才编译函数体。
成员函数声明的名字查找
在处理成员函数的声明时，函数声明中的返回值类型和参数列表中出现的名字，都必须在使用前确保可见。按照名字查找的过程进行查找这些名字。
类型名字
类型名字不能被重新定义。
成员函数定义的名字查找
- 首先在成员函数，该名字出现之前，查找该名字的使用。
- 如果在成员函数内部没有找到，在类的所有成员内查找。
- 如果类内没有找到，在成员函数定义之前的作用域内继续查找。
类的静态成员
声明
- 静态成员属于类本身，而不属于某个对象，可以通过在成员的声明前面加上
static关键字表示这是一个静态成员。 - 类的静态成员存储在任何对象之外，对象中不包含任何与静态数据成员有关的数据。
- 类的静态成员函数也不和任意对象绑定在一起，因此它们也不包含
this指针。因此，静态成员函数不能声明为const的，也不能在static对象内使用this指针。包含this指针的显示调用和其他非静态成员的调用。
静态成员的定义
静态成员函数既可以定义在类的内部，也可以定义在类的外部。定义在外部的时候，不需要重复static关键字。
而静态数据成员不属于类的任何一个对象，所以静态成员不能在构造函数中初始化。
一般来说，不在类内初始化静态数据成员，而是在类的外部定义和初始化每个静态成员，一个静态数据成员只能定义一次（最好把静态成员的定义和其他函数的定义放在同一个文件中）。下面会说到不一般的情况。
静态成员的类内初始化
不一般的情况是，可以为静态成员提供const类型的的类内初始值，在这种情况下，要求静态成员必须是字面值常量类型的常量表达式(constexpr)。
使用
- 静态成员不属于任何类的对象，但是可以通过类的对象，指针和引用访问静态成员（成员变量和成员函数）。成员函数也可以直接使用静态成员，不需要加上作用域运算符。
其他
头文件一旦改变，相关的源文件必须重新编译获取更新过的声明。
预处理器变量无视C++中关于作用域的规则。加上头文件保护符，防止重复包含。头文件保护符必须唯一。
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参考文献
1.《C++ Primer第五版》