C++ Day04 this指针，友元函数，重载

ZHANGα2023-11-22 21:48

this指针

概念

谁调用 this 所在的函数 ,this 就存储谁的地址

特点

1, 在当前类的非静态成员函数中调用本类非静态成员时 , 默认有 this 关键字
2, 静态成员函数 , 没有 this 指针。
示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Stu{
private:
    char name[50];
    char sex[10];
    int age;
public:
    Stu(){}
    Stu(char *n,char *s,int a):age(a)
    {
        strcpy(name,n);
        strcpy(sex,s);
    }
    void test01()
    {
    //以下两句代码效果相同
    //证明本类函数中调用本类成员默认使用this关键字
        cout << this->name << endl;
        cout << name << endl;
    }
    static void test02()
    {
    //报错,因为静态函数中没有this
        //cout << name << endl;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    Stu s("张三","男",18);
    s.test01();
    s.test02();
    return 0;
}

使用场景

1, 局部变量与成员变量重名时 , 使用 this 区分
2, 调用本类其他成员 , 此时 this 可以省略不写
示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Stu{
private:
    char name[50];
    char sex[10];
    int age;
public:
    Stu(){}
    Stu(char *name,char *sex,int age)
    {
    //当局部变量与成员变量重名,使用this区分
        strcpy(this->name,name);
        strcpy(this->sex,sex);
        this->age = age;
    }
    void print_info()
    {
        //调用本类成员变量
        cout << this->name << endl;
        cout << this->sex << endl;
        cout << this->age << endl;
    }
    void test()
    {
    //调用本类成员函数
        this->print_info();
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    Stu s("张三","男",18);
    s.print_info();
    s.test();
    return 0;
}

实例

使用 :*this 完成链式编程

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Stu{
private:
    char name[50];
    char sex[10];
    int age;
public:
    Stu(){}
    Stu(char *name,char *sex,int age)
    {
        strcpy(this->name,name);
        strcpy(this->sex,sex);
        this->age = age;
    }
    void print_info()
    {
        cout << this->name << endl;
        cout << this->sex << endl;
        cout << this->age << endl;
    }
    Stu& eat(char *foodName)
    {
        cout << name << "吃" << foodName << endl;
        return *this;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    Stu s("张三","男",18);
    s.eat("凉皮").eat("肉夹馍").eat("甑糕");
    return 0;
}

const修饰成员函数(了解)

特点
const修饰的成员函数内部不能对成员数据写操作， mutable 修饰的成员数据 除外。

实例

cpp 复制代码 
class Stu{
private:
    char name[50];
    char sex[10];
    int age;
    mutable int score;
public:
    Stu(){}
    Stu(char *name,char *sex,int age)
    {
        strcpy(this->name,name);
        strcpy(this->sex,sex);
        this->age = age;
    }
    void print_info()
    {
        cout << this->name << endl;
        cout << this->sex << endl;
        cout << this->age << endl;
    }
    Stu& eat(char *foodName)
    {
        cout << name << "吃" << foodName << endl;
        return *this;
    }
    void test() const
    {
    //age = 10;//错误
    score = 99;//正确
    }
};

友元函数（重要）

概述

关键字 :friend
可以声明 :
1,全局函数
2,成员函数
3,类
注意 :
友元打破c++ 的封装性。一般用于运算符重载

全局友元函数

特点
可以访问其友元类的任意成员 , 包括私有成员

步骤
1, 在定义并实例全局函数
2, 在类中声明步骤 1 中的函数为友元函数
3, 步骤 1 中定义的函数 , 可以访问步骤 2 中定义的类中的所有成员

示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Stu{
friend void test(Stu &stu);
private:
    char name[50];
    char sex[10];
    int age;
public:
    Stu(){}
    Stu(char *name,char *sex,int age)
    {
        strcpy(this->name,name);
        strcpy(this->sex,sex);
        this->age = age;
    }
    void print_info()
    {
        cout << this->name << endl;
        cout << this->sex << endl;
        cout << this->age << endl;
    }
private:
    void eat(char *foodName)
    {
        cout << name << "吃" << foodName << endl;
    }
};
void test(Stu& stu)
{
//调用友元类的私有属性
    cout << stu.name << endl;
    cout << stu.sex << endl;
    cout << stu.age << endl;
//调用友元类的私有函数
    stu.eat("大嘴巴子");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    Stu s("张三","男",18);
    test(s);
    return 0;
}

成员友元函数

特点
可以访问其友元类的任意成员, 包括私有成员

注意
1, 成员函数作为友元 那么成员函数所在的类 必须定义到最上方
2, 成员函数所在的类的所有成员函数 必须在两个类的下方实现

步骤
1,定义 B 类 , 但不现实
2,定义成员函数 A1 所在的类 A, 但其中只定义该成员函数 A1
3,实现 B 类 , 并在其中声明成员函数 A1 为友元函数
4,实现成员函数

示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
//定义B类,但是没有实现
class B;
class A{
public:
    void test(B& b);
};
class B{
friend void A::test(B& b);
private:
    int a;
public:
    B(int a)
    {
    this->a = a;
    }
private:
    void print_B()
    {
        cout << "a = " << a << endl;
    }
};
void A::test(B& b)
    {
        cout << b.a << endl;
        b.print_B();
    }
int main(int argc, char *argv[])
{
    A a;
    B b(10);
    a.test(b);
    return 0;
}

整个类作为友元函数

特点
在B 中声明 A 为 B 的友元类 , 此时 A 中任意成员函数中皆可直接访问 B 中的成员

步骤
1, 定义 B 类
2, 定义并实现 A 类 , 其中函数只定义不实现
3, 实现 B 类 , 在其中声明 A 类为友元类
4, 实现 A 类中的成员函数

示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
//定义B类,但是没有实现
class B;
class A{
public:
    void test01(B& b);
    void test02(B& b);
};
class B{
friend class A;
private:
    int a;
public:
    B(int a)
    {
        this->a = a;
    }
private:
    void print_B()
    {
        cout << "a = " << a << endl;
    }
};
void A::test01(B& b)
{
    cout << "test01" << endl;
    cout << b.a << endl;
    b.print_B();
}
void A::test02(B& b)
{
    cout << "test02" << endl;
    cout << b.a << endl;
    b.print_B();
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    A a;
    B b(10);
    a.test01(b);
    cout << "--------------------" << endl;
    a.test02(b);
    return 0;
}

注意

1, 友元关系不能被继承。
2, 友元关系是单向的，类 A 是类 B 的朋友，但类 B 不一定是类 A 的朋友。
3, 友元关系不具有传递性。类 B 是类 A 的朋友，类 C 是类 B 的朋友，但类 C 不一
定是类 A 的朋友

实例

说明
遥控器类的对象可以操作电视机类对象的成员
所以遥控器类是电视机类的友元类

代码

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class TV;
class YK{
public:
    void up(TV& tv);
    void down(TV& tv);
};
class TV{
friend class YK;
private:
    int yl;
public:
    TV(){}
    TV(int yl)
    {
    this->yl = yl;
    }
};
void YK::up(TV &tv)
{
    tv.yl++;
    cout << "当前音量:" << tv.yl << endl;
}
void YK::down(TV &tv)
{
    tv.yl--;
    cout << "当前音量:" << tv.yl << endl;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    TV tv(10);
    YK yk;
    yk.up(tv);
    yk.up(tv);
    yk.up(tv);
    yk.down(tv);
    yk.down(tv);
    yk.down(tv);
    return 0;
}

string

c++ 字符串类 , 使其字符串操作方便
示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main(int argc, char *argv[])
{
string str01 = "hello";
string str02 = str01;//字符串赋值
cout << str01 << endl;//字符串输出
cout << str02 << endl;
str02 = "world";
cout << str01 << endl;
cout << str02 << endl;
string str03 = str01 + str02;//字符串拼接
cout << str03 << endl;
string str04;
cin >> str04;//字符串输入
cout << str04 << endl;
string str05 = "Hi C++";
string str06 = "Hi C++";
string str07 = "Hi C";
cout << (str05 == str06) << endl;//判断字符串内容是否相同
cout << (str05 == str07) << endl;
cout << &str05 << endl;//打印str05地址
cout << &str06 << endl;//打印str06地址
return 0;
}

重载

引入

经源码查看 string 发现其也是一个类
那么为什么 string 的类对象可以使用 >>,<<,+,== 等运算符 , 我们自定义的类不行呢 ?
因为 string 类对运算符进行了重载
那我们如何实现运算符的重载

概述

作用
是对已有的运算符重新进行定义，赋予其另一种功能，以适应不同的数据类型。

关键字

operator

语法
返回值类型 operator+ 运算符 ( 形参列表 )
{
函数体
}
如:
>>
void operator>>(形参列表 )
{
}
思路
1 、分析运算符的运算对象的个数
2 、分析运算符左边的运算对象是 自定对象 还是其他
左边：是其他 只能全局函数实现 （必须使用友元）
左边：自定义对象
可以用使用全局函数重载运算符（参数个数 和 运算符对象的个数一致）
也可以使用成员函数重载运算符（参数可以少一个） （推荐）

**示例****1:重载<<,>>**运算符

效果
使其可以通过<< 输出自定义类型的变量或通过 >> 输入自定义类型变量
分析
<< 或 >> 符号左边为 cout 或 cin 不是自定义对象 , 只能使用全局函数对其进行重载
示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Data{
public:
    int x,y,z;
    Data(){}
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){}
};
//第一个参数为运算符左边的变量
//第二个参数为运算符右边的变量
istream& operator >>(istream& in,Data& d)
{
    in >> d.x >> d.y >> d.z;
    return in;
}
ostream& operator <<(ostream& out,Data& d)
{
    out << "x = " << d.x << "\ty = " << d.y << "\tz = " << d.z << endl;
    return out;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data d;
    cin >> d;
    cout << d << endl;
    return 0;
}

**示例****2:重载+**运算符

效果
使用+ 运算符将自定义类型对象的属性一一相加

分析
+符号左边为自定义类型 , 可以使用全局函数重载也可以使用成员函数中

示例：全局函数重载

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
public:
    int x,y,z;
    Data(){}
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){}
};
//第一个参数为运算符左边的变量
//第二个参数为运算符右边的变量
Data* operator +(Data& d1,Data& d2)
{
    Data *d = new Data();
    d->x = d1.x + d2.x;
    d->y = d1.y + d2.y;
    d->z = d1.z + d2.z;
    return d;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data d1(1,2,3);
    Data d2(1,2,3);
    Data* d3 = d1 + d2;
    cout << d3->x << d3->y << d3->z << endl;
    return 0;
}

示例 2: 成员函数重载 + 运算符

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
public:
    int x,y,z;
    Data(){}
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){}
//调用该函数的对象为运算符左边的变量
//参数为运算符右边的变量
Data* operator +(Data& d2)
{
    Data *d = new Data();
    d->x = this->x + d2.x;
    d->y = this->y + d2.y;
    d->z = this->z + d2.z;
    return d;
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data d1(1,2,3);
    Data d2(1,2,3);
    Data* d3 = d1 + d2;
    cout << d3->x << d3->y << d3->z << endl;
    return 0;
}

**示例****3:重载==**运算符

效果
比较类中成员变量值是否相同
分析
符号左边为自定义类型, 可以使用全局函数重载也可以使用成员函数中
示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
public:
    int x,y,z;
    Data(){}
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){}
//调用该函数的对象为运算符左边的变量
//参数为运算符右边的变量
    bool operator ==(Data& d2)
    {
        if(this->x == d2.x && this->y == d2.y && this->z == d2.z)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data d1(1,2,3);
    Data d2(1,2,3);
    Data d3(2,2,3);
    cout << (d1 == d2) << endl;
    cout << (d1 == d3) << endl;
    return 0;
}

**示例****4:重载++**运算符

注意
++ 运算符分为 ++ 在前与 ++ 在后两种所以需要重载两种
当编译器看到 ++a( 前置 ++), 它就调用 operator++(Type& a)( 全局函数 ),operator++
()( 成员函数 )
当编译器看到 a++( 后置 ++), 它就会去调用 operator++(Type& a,int)( 全局函
数 ),operator++(int)( 成员函数 )

示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
public:
    int x,y,z;
    Data(){}
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){}
    Data& operator ++()//++前置
    {
        ++x;
        ++y;
        ++z;
    return *this;
    }
    Data operator ++(int)//++后置
    {
        Data old = *this;//记录旧值
        ++x;
        ++y;
        ++z;
    return old;//返回旧值
    }
};
ostream& operator <<(ostream& out,Data& d)
{
    out << d.x << d.y << d.z << endl;
    return out;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data d1(1,2,3);
    ++d1;
    cout << d1;
    Data d2(1,2,3);
    Data d3 = d2++;
    cout << d3;
    cout << d2;
    return 0;
}

示例****5:重载*与->

要求
重载指针运算符实现智能指针

推演

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
private:
    int x,y,z;
public:
    Data(){
    cout << "无参构造函数" << endl;
    }
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){
        cout << "有参构造函数" << endl;
    }
    ~Data()
    {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data *p = new Data();
    return 0;
}

观察以上代码 , 我们发现创建的对象没有被销毁 , 但是我们在编写代码时经常会忘记销
毁 , 那该怎么办呢 ?
解决方案如下

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
private:
int x,y,z;
public:
    Data(){
        cout << "无参构造函数" << endl;
    }
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){
        cout << "有参构造函数" << endl;
    }
    ~Data()
    {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
};
class FreeData{
private:
    Data* p;
public:
    FreeData(){
    p = NULL;
    }
    FreeData(Data* data){
        p = data;
    }
    ~FreeData(){
        if(p != NULL)
        {
            delete p;
            p = NULL;
        }
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    FreeData fd(new Data(1,2,3));
    return 0;
}

现在我们发现 Data 对象可以销毁 , 但是如何调用其对象中的属性呢 ?
方案如下

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
private:
    int x,y,z;
public:
    Data(){
    cout << "无参构造函数" << endl;
    }
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){
        cout << "有参构造函数" << endl;
    }
    ~Data()
    {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
    int getX()
    {
        return x;
    }
};
class FreeData{
private:
    Data* p;
public:
    FreeData(){
        p = NULL;
    }
    FreeData(Data* data){
        p = data;
    }
    ~FreeData(){
        if(p != NULL)
        {
            delete p;
            p = NULL;
        }
    }
    Data& operator *()
    {
        return *p;
    }
    Data* operator ->()
    {
        return p;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    FreeData fd(new Data(1,2,3));
    cout << (*fd).getX() << endl;
    cout << fd->getX() << endl;
    return 0;
}

示例****6:重载()

作用
当类对象作为函数调用时，会执行 operator()( 参数列表 ) 函数。
对象作为函数调用
对象名 ( 实参列表 );
一种仿函数

示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
friend ostream& operator <<(ostream& out,Data& d);
private:
    int x,y,z;
public:
    Data(){
    cout << "无参构造函数" << endl;
    }
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){
        cout << "有参构造函数" << endl;
    }
    ~Data()
    {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
    void operator ()(int a,int b,int c){
        this->x += a;
        this->y += b;
        this->z += c;
    }
};
ostream& operator <<(ostream& out,Data& d)
{
    out << d.x << "\t" << d.y << "\t" << d.z << endl;
    return out;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data d(1,2,3);
    d(2,5,8);
    cout << d;
    return 0;
}

示例****7:重载=

注意
= 重载时，可能会调用类本身的拷贝构造函数。
如果左值是没有创建的对象时 , 会调用拷贝构造函数 .
如果左值是已创建的类对象 , 会执行 = 重载函数 , 实现数据的拷贝
示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
class Data{
friend ostream& operator <<(ostream& out,Data& d);
private:
    int x,y,z;
public:
    Data(){
        cout << "无参构造函数" << endl;
    }
    Data(int a,int b,int c):x(a),y(b),z(c){
        cout << "有参构造函数" << endl;
    }
    Data(const Data& d)
    {
        cout << "执行拷贝构造" << endl;
        this->x = d.x;
        this->y = d.y;
        this->z = d.z;
    }
    ~Data()
    {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
    void operator =(Data& d){
        cout << "执行重载=运算符的函数" << endl;
        this->x = d.x;
        this->y = d.y;
        this->z = d.z;
    }
};
ostream& operator <<(ostream& out,Data& d)
{
    out << d.x << "\t" << d.y << "\t" << d.z << endl;
    return out;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    Data d1(1,2,3);
    Data d2(3,6,9);
    d1 = d2;//d1已完成初始化,执行重载的=号运算符
    Data d3 = d2;//d3未完成初始化,执行拷贝构造
    return 0;
}

注意：

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