Rabochy_stol / 12 функции члены класса

12. функции – члены класса

1. Понятие класса

Целью введения концепции классов в C++ является предоставление программисту средств создания новых типов, которые настолько же удобны в использовании, как и встроенные. Кроме того, производные классы и шаблоны представляют способы организации классов, имеющих между собой нечто общее.

Тип является конкретным представлением некоторой концепции. Например, встроенный тип float вместе с операциями +, –, * и т.д. представляет конкретное воплощение математической концепции вещественного числа.

Класс – это определённый пользователем тип. Объявление класса задаёт представление объектов этого класса и набор операций, которые можно применять к таким объектам. Класс обеспечивает абстракцию данных, он скрывает детали представления объекта и предоставляет доступ к содержащимся в нём данным только посредством функций и операций, описанных как часть этого класса.

Основной смысл введения новых типов состоит в разделении малозначащих деталей реализации (например, расположения в памяти составных частей объектов данного типа) от свойств, имеющих определяющее значение для правильного использования сущности (например, полный набор функций доступа к данным). Подобное разделение лучше всего выражается в терминах ограничения доступа к данным извне и использования для этой цели специальных процедур в рамках четко определённого интерфейса.

Тщательно подобранный набор типов, определяемых пользователем, делает программу более краткой и выразительной. Кроме того, такие типы дают возможность проведения разнообразного анализа кода. В частности, они позволяют компилятору обнаружить случаи недопустимого использования объектов, которые иначе не были бы выявлены вплоть до этапа тестирования.

Объявление класса выглядит следующим образом:

class <имя класса> { <список членов класса> };

Объявление класса является объявлением некоторого типа. Для дальнейшей работы необходимо объявлять соответствующие переменные или объекты класса.

class X { ... };	// Объявление типа X
X x;	// Объявляем переменную х – объект класса (типа) Х

Объекты класса можно присваивать, передавать в качестве параметров функции и возвращать как её результат. Другие естественные операции, вроде проверки на равенство, также могут быть определены пользователем.

2. Члены класса

В списке членов класса можно объявлять переменные, функции, классы, перечисления, а такжедружественные функции и классы. Член класса не может объявляться в списке членов класса дважды. Это относиться и к функциям (хотя могут быть функции с одним именем, но разным набором формальных параметров). Кроме того, нельзя объявить в классе переменную и функцию с одним именем. Список членов класса определяет полный набор членов этого класса. Нельзя добавлять к классу члены ещё в каком-то месте.

class X
{ int i;
int i;	// Ошибка – повторное объявление
};
int X::k;	// Ошибка – попытка объявить член класса вне объявления класса
class Y
{ int f();
int f();	// Ошибка – повторное объявление функции
int f(int x);	// Ошибок нет
};
class Z
{ int f();
int f;	// Ошибка – есть функция с таким же именем
};

Член класса не может иметь инициализатора. Член класса не может быть объявлен со спецификациями класса памяти auto, extern и register. Инициализация объектов класса осуществляется с помощью конструкторов. Объект класса не может содержать объект того же класса, но может содержать указатель или ссылку на объект того же класса.

Для доступа к членам класса (после объявления некоторой переменной этого класса или указателя на объект данного класса) используется следующий синтаксис:

<переменная> . <имя члена класса>

<указатель> -> <имя члена класса>

3. Доступ к членам класса

Управление доступом применяется единообразно к функциям-членам класса и данным-членам класса.

Член класса может быть:

приватным (private) – это значит, что его имя может употребляться лишь внутри функций-членов класса идрузей класса, в котором этот член класса объявлен;

защищённым (protected) – это значит, что его имя может употребляться лишь внутри функций-членов класса, друзей этого класса и производных от него классов;

публичным (public) – это значит, что его имя может употребляться внутри любой функции (а также и вне функций в инициализаторах).

Модификаторы доступа можно использовать несколько раз в одном и том же объявлении класса.

Механизмы управления доступом в C++ обеспечивают защиту от случайного, а не от преднамеренногодоступа. Однако это относится к проблемам дисциплины программирования, а не к проблемам языка.

Члены класса без спецификатора доступа по умолчанию являются приватными. Члены структур иобъединений по умолчанию являются публичными.

4. Функции-члены класса

Функция, объявленная в классе без спецификатора friend, называется функцией-членом класса. Её вызов имеет соответствующий синтаксис.

Описание функции-члена класса относиться к области действия класса. Это означает, что функция-член класса может непосредственно использовать имена членов своего класса.

class X { private: int n; public: void f(); };	// Объявление класса Х
void X::f() { n++; }	// Определение функции f из класса Х
X a, b;	// Объявление переменных класса Х
a.f();	// Вызов функции f применяется к переменной а. Таким образом, // изменяется член n переменной a. Переменная b остаётся без изменений.

4.1. Константные функции-члены класса

В объявлении функции после списка параметров можно добавить модификатор const. Это будет означать, что функция не меняет состояние объекта, к которому она применяется. Суффикс const является частью типа функции и должен записываться, когда функция определяется вне класса.

class X { private: int n; public: int f() const; }; int X::f() const
{ return n++; }	// Ошибка – попытка изменить значение члена класса в константной функции

Константную функцию-член класса можно вызвать как для константного, так и для неконстантного объекта, в то время как неконстантную функцию можно вызвать только для объекта, не являющегося константой.

4.2. Указатель this

В нестатической функции-члене класса ключевое слово this обозначает указатель на объект, для которого вызвана данная функция, т.е. внутри функции-члена класса член того же класса с именем х можно обозначать как x, и как this -> x. Указатель на объект, для которого вызвана функция, является неявным параметром этой функции.

class X { private: int a; public:
void f(int a) { this -> a = a; } };	// Члену класса a присваивается значение параметра a

Указатель this в функции-члене класса Х имеет тип X * const. Однако, это не обычная переменная, невозможно получить её адрес или присвоить ей что-нибудь. В константной функции-члене класса Х this имеет тип const X * const для предотвращения модификации самого объекта.

В большинстве случаев использование this является неявным. В частности, каждое обращение к нестатическому члену класса неявно использует this для доступа к члену соответствующего объекта.

Функции-члены класса могут также возвращать с помощью указателя this ссылку на объект класса для того, чтобы можно было использовать вызов функции как параметр другой функции.

class X

{ ...

public:

X& f();

};

X& X::f()

{ ...

return *this;

}

4.3. Встраиваемые функции-члены класса

Функция-член класса может быть описана внутри объявления класса. В этом случае она считаетсявстраиваемой (inline) функцией.

Пример. В обоих случаях функция GetSize является встраиваемой.

class Vector

{ private:

int size;

...

public:

int GetSize() { return size; }

...

}

class Vector

{ private:

int size;

...

public:

int GetSize();

...

}

inline int Vector::GetSize() { return size; }