C++ Day04 this指针，友元函数，重载

本文介绍: 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。

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

#include <iostream&gt;
#include <cstring&gt;
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

#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

#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&amp; 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

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&amp; 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

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Stu{
friend void test(Stu &amp;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&amp; 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

#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&amp; b);
};
class B{
friend void A::test(B&amp; b);
private:
    int a;
public:
    B(int a)
    {
    this->a = a;
    }
private:
    void print_B()
    {
        cout << "a = " << a << endl;
    }
};
void A::test(B&amp; 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

#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&amp; 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

#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

#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

#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

#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

#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

#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

#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

#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

#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

#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

#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

#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：