C++ 的类 （笔记）

贡献者： addis

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1. 基础

• copy constructor 本身就是一个 constructor, 只有在用同类初始化, 或者函数 pass by value 和 return by value 的时候才用到.
• 可以强制 constructor 或 operator= 等函数使用 default 或者 delete. 格式为 fun() = default 或 fun() = delete.
• 可以声明一个成员函数将一个 class type 转换成另一种 type，如 operator bool() {} 该函数的 return type 是 bool，将当前 class type 转换为 bool 类型。在前面加 explicit 可以阻止 implicit conversion，而只允许 explicit conversion。

2. 继承

• Derived Class 继承 (inherit) Base Class 的所有数据, 以及所有函数 (除了 destructor, constructor, operator=). 当 Derived Class 重新定义了 Base Class 的同格式函数时, 就把 Base Class 的函数覆盖了, 若要用 Base Class 的函数, 就在函数前面加 Base Class 名和 ::.
• 声明 Derived Class 的 object 的时候, Base Class 的 Constructor 先被调用, 毁灭 object 的时候, Base Class 的 Destructor 后被调用.
• class CCandyBox : CBox {...}; 这种情况下默认 class CCandyBox : private CBox {...};
• protected 和 private 对当前的 class 来说效果是一样的, 只是继承的时候有所不同.
• 一般情况下 Base class 中的 private members 在 Derived class 的函数中没有访问权限 (但 protected 有). 在 private 继承下, 所有继承的 member 都变为 private; 在 protected 继承下, 所有继承的 member 都变为 protected; 在 pubic 继承下, 继承的 member 权限不变.
• 如果 Derived Class 无法访问 Base Class member（包括如 operator=）, 可以在 member 前面加 this->, 或者在 Derived Class 内部的一开始声明如 using BaseClass::m_data; 这样做仍然不能获取 Base Class 的 private members.
• 在 Derived class 的 constructor 的 Initializer list 中可以指定 Base Class 的 constructor. 如果不指定, 一律用默认 constructor. 就算指定了, list 中也还可以有其他变量.
• Derived Class 的 constructor initializer list 中不可以有 Base class 中的变量？
• 在写 Drived Class 的 copy constructor 的时候, 要处理 base class 的 copy, 例如直接在 initilization list 中调用 base class 的 copy constructor, 否则 base class 就会用默认的 connstrtor. move constructor 也一样!
• 用 final 可以禁止被继承, 如 class CCandyBox final {...};
• 如果 class A 声明一个函数是 friend，那么这个函数必须要在 class 的前面有声明，如果函数是 class B 的成员函数，那么 class B 要在 class A 前声明，且这个成员函数要在 class A 之后定义，因为会用到 class A 中的数据。
• 声明 friend class 如 friend Cbox; class 声明只是一厢情愿的。friend 声明不会被继承。

3. 类模板

• 如果 Base Class 是一个 template Class, 那么任何 member 都默认不能被 Derived class 直接访问.

4. 虚函数

• virtual function 第一是用来给 base class 的函数调用 derived class 的函数用的，另一种情况就是通过 base class 的指针（指向 derived class object）来调用 derived class 的函数。只要在最底层 base class 的被 call 函数声明 virtual，但为了可读性建议把所有的同名函数都声明 virtual。
• 含有 virtual function 的 class 叫做 polymorphic class.
• 为了确保 derived class 中的函数覆盖 base class 中的 virtual 函数，可以用 override，如 virtual double volume() const override
• 成员函数后面用 final 可以防止 base class 函数被 override，如 virtual double volume() const final
• base class 的指针可以用来储存 derived class object 的地址。pointer 所指的 object 决定哪个同名 virtual function 被调用。
• 如果没有 virtual function，通过指针调用的函数版本将由指针的类型决定（包括 delete 调用的 destructor），如果指针类型是 base class，存的却是 derived class 的地址，就可能会出问题。
• 如果一个函数以 base class 为自变量, 该自变量也可以输入 derived class, 只有 base class 的部分进入函数内部？（private 继承的是 base class 能否被函数修改？）但 virtual function 仍然会调用的 drived class 的版本。
• 如果一个函数以 base class 的 reference 为自变量, 那么在函数内部可以调用该变量的 virtual function.
• pure virtual function 在 base class 中是 trivial 的，例如 virtual double volume() const = 0; 也可以不写 = 0，但是不定义该函数（前者更有保障一些）。含有 pure virtual function 的 class 叫做 抽象类（abstract class）, 抽象类只能被继承, 不能创建 object, 但可以声明指针。
• dynamic_cast<>() 可以将指针在 base class 和 derived class 间转换。注意 dynamic_cast<>() 只能对 polymorphic class 使用。
• dynamic_cast<derived类>() 也可以判断一个 base 指针是否指向 derived类，如果否，返回 null pointer。
• 如果函数自变量是 base class reference，而调用时输入的是 derived class reference，那么可以在函数内使用 static_cast<CDerived&>() 得到 derived class。例如 NR3 工程中

  template <class T, class T1, class T2>
  void myplus(NRbase<T> &v, NRbase<T1> &v1, NRbase<T2> &v2)
  {
  	// if v, v1, v2 are vectors
  	/*auto& v_ = static_cast<NRvector<T>&>(v);
  	auto& v1_ = static_cast<NRvector<T1>&>(v1);
  	auto& v2_ = static_cast<NRvector<T2>&>(v2);*/
  
  	// if v, v1, v2 are matrices
  	auto& v_ = static_cast<NRmatrix<T>&>(v);
  	auto& v1_ = static_cast<NRmatrix<T1>&>(v1);
  	auto& v2_ = static_cast<NRmatrix<T2>&>(v2);
  	// check v1 and v2 has the same size
  	v_.resize(v1_);
  	for (Long i = 0; i < v1.size(); ++i)
  		v(i) = v1(i) + v2(i);
  }
  

• class 中的 typedef 和 using 同样由 private, protected 和 public 之分, 和 data member 是一样的.
• operator= 不会被继承
• 如果在 operator= 自变量用 template, 那么默认的 operator= 会首先被使用! 这种情况下若不想用默认的, 那么就自己写一个默认的 operator=(rhs) 然后在函数体调用 template 版本即可: return operator=<T1>(rhs).
• c++ 自带的 type 如果用 default constructor, 如 double x = double(), 生成的就是 0 或等效的值. 注意不能是 double x(), 这个什么都不会定义, 且不会报错.
• 自定义类型的 temporary 是可以被赋值的! 例如 a + b = c 对 complex<double> a, b, c 是合法的! 如果想禁止这么做, 函数返回 const 类型即可.
• 如果 const T & 指向 temporary (例如 T()), 那么 temporary 的寿命会随 const T& 延长. 例如函数可以返回了指向 temporary 的 const T & 没有问题. 但这么做很危险, 因为如果 const T& 再次作为自变量传递到另一个函数中(或者再次被返回?) temporary 就会失效.
• template specilization 的时候, template argument 可以任意多.

1. ^ 本文部分参考 Ivor Horton 的 C++ 教程