C++启蒙之C++中的类

上篇文章:C++启蒙之控制结构

  在解决我们的书店问题之前,我们需要理解的唯一的剩余问题是如何编写一个数据结构(data structure)来表示我们的事务数据。在C++中我们通过定义类(class)来定义自己的数据结构。类机制是C++中最重要的特性之一。实际上,C++设计的主要聚焦点是使我们能够定义类类型(class types),使它的操作与内建类型一样自然。我们已经看到了类库类型(例如istream和ostream),它们都是作为类定义的–也就是说,严格地说,它们并不是语言的一部分。

  完整地理解类机制需要掌握大量的信息。幸运的是,我们可以使用其他人编写的类而不需要知道自己如何定义类。在这一部分,我们将介绍一个简单的类,我们可以利用它来解决书店问题。

  要使用某个类,我们必须知道三种信息:

  1.它的名称是什么?

  2.它是在哪儿定义的?

  3.它支持哪些操作?

  对于我们的书店问题,我们假设这个类叫做Sales_item,它是在一个叫做Sales_item.h的头文件中定义的。

  1、Sales_item类

  Sales_item类的目的是存储一个ISBN并跟踪该书的销售数量、收入和平均售价。这些数据如何存储和计算是我们关心的问题。要使用一个类,我们不必知道它实现的细节信息。作为代替,我们只需要知道它所支持的操作。

  我们已经看到,我们使用类似IO的类库工具的时候,我们必须包含相关的头文件。类似地,对于我们自己的类,我们也必须让编译器知道与类相关的定义。实现这样的功能的操作与前面的操作是相同的。典型情况下,我们把类定义放在一个文件中。任何希望使用我们的类的程序都必须包含这个文件。

  按照惯例,类定义存储在一个文件中,与程序源文件的名字类似,它的名字有两个部分:文件名和扩展名。通常文件名与类的名字相同。扩展名通常是.h,但是有些程序员使用.H、.hpp或.hxx。编译器一般对头文件名称不太挑剔,但是有的IDE会挑剔的。我们假设自己的类定义在Sales_item.h文件中。

  Sales_item对象上的操作

  每个类都定义了一个类型。这种类型的名称与类的名称相同。因此,我们的Sales_item类定义了Sales_item类型。与内建类型相似,我们可以定义类类型变量。当我们编写





Sales_item item;

  我们就说是一个Sales_item类型的对象。我们通常约定”类型Sales_item的一个对象”等于”一个Sales_item对象”或简单地说”一个Sales_item”。

  作为定义类型Sales_item的变量的补充,我们可以执行Sales_item对象上的如下一些操作:

  · 使用加号操作符(+)把两个Sales_item进行相加

  · 使用输入操作符(<<)读取Sales_item对象

  · 使用输出操作符(>>)写入Sales_item对象

  · 使用赋值操作符(=)把Sales_item对象赋给另外一个

  · 调用same_isb函数检测是否两个Sales_item指向同一本书

  读取和写入Sales_item

  现在我们知道了该类提供的操作,我们可以编写一些简单的程序来使用这个类了。例如,下面的程序从标准输入中读取数据,使用这些数据来建立Sales_item对象,并把该Sales_item对象写回标准的输出中:





#include
#include “Sales_item.h”
int main()
{
Sales_item book;
// 读取ISBN、销售数量和售价
std::cin >> book;
// 写入ISBN、销售数量、总收入和平均售价
std::cout << book << std::endl;
return 0;
}

  如果这个程序的输入信息是:

0-201-70353-X 4 24.99

  那么它的输出信息是:

0-201-70353-X 4 99.96 24.99

  输入信息说明我们销售了四本书,每本$24.99,输出信息表明总共销售了四本,总共的收入是$99.96,平均售价是$24.99。

  这个程序以两个#include指令开始,其中一个使用了新的形式。Iostream头文件是标准类库定义的;Sales_item头文件不是标准类库定义的。Sales_item是我们自己定义的类型。当我们使用自己的头文件的时候,需要使用引号(” “)包含头文件名称。

  注意:

  标准类库的头文件是使用尖括号(< >)包含的。非标准的头文件使用引号(” “)包含。

  在main中我们先定义了一个对象,叫做book,我们将使用它来保存那些从标准输入中读取的数据。下一个语句把输入读取该对象,第三个语句把它打印到标准的输出中,接着打印endl来刷新缓冲器。
  类定义的行为

  我们使用Sales_item的时候,要记住Sales_item类的作者定义了这个类的对象能够执行的全部操作。也就是说,Sales_item数据结构的作者定义了Sales_item对象建立的时候发生什么事情,在Sales_item对象上应用加、输入、输出等操作的时候发生什么情况,等等。一般来说,只有类所定义的操作才能在类类型的对象上使用。

#p#副标题#e#

  两个Sales_item相加

  两个Sales_item对象相加的例子稍微有趣一些:





#include
#include “Sales_item.h”
int main()
{
Sales_item item1, item2;
std::cin >> item1 >> item2; // 读取两个事务记录
std::cout << item1 + item2 << std::endl; // 输出它们的和
return 0;
}

  如果我们给这个程序输入下面的信息:

0-201-78345-X 3 20.00
0-201-78345-X 2 25.00

  输出结果是:

0-201-78345-X 5 110 22

  这个程序先包含了Sales_item和iostream头文件。接着我们定义了两个Sales_item对象来保存我们希望汇总的两个事务。输出表达式执行加法操作并打印结果。我们知道两个Sales_item相加将建立一个新对象,它的ISBN为自己的操作数,售价和收入则反映了操作数中的相关值。我们还知道相加的项目必须有相同的ISBN。

  上面的程序中有趣的地方是,我们不是读取并打印两个整数的和,而是读取并打印两个Sales_item对象的和。此外,求和的想法也是不同的。在使用整数的情况下我们生成传统的和–就是两个数值相加的结果。在使用Sales_item对象的时候,求和有新的意义–两个Sales_item对象相加的结果。

  练习21:

  Web站点包含了Sales_item.h的副本。把它复制到你的工作目录中。编写一个程序,在图书销售事务记录中进行循环,读取每个事务并把它写入标准的输出。

  练习22:

  编写一个程序,读取两个拥有相同的ISBN的Sales_item对象并生成它们的和。

  练习23:

编写一个程序读取ISBN相同的几个事务记录,写出它们的和。

  2、初探成员函数

  不幸的是,Sales_item相加的程序有个问题。如果你的输入信息使用了两个不同的ISBN会发生什么情况呢?它没有办法处理两个不同ISBN的数据相加。为了解决这个问题,我们将首先检查Sales_item操作数是否有相同的ISBN:





#include
#include “Sales_item.h”
int main()
{
Sales_item item1, item2;
std::cin >> item1 >> item2;
// 检查 item1 和 item2 是否是同一本书
if (item1.same_isbn(item2)) {
std::cout << item1 + item2 << std::endl;
return 0; //表示成功
} else {
std::cerr << "Data must refer to same ISBN"
<< std::endl;
return -1; // indicate failure
}
}

  这个程序与前面的程序之间的区别在于if条件和相关的else分支。在解释if条件之前,我们知道程序的操作依赖于if中的条件。如果测试成功,那么我们写出与前面的程序相同的输出信息,并且返回0表明成功了。如果测试失败,我们执行else后面的代码块,它打印一条消息并返回错误标识符。

  成员函数是什么?

  If条件





if (item1.same_isbn(item2)) {

  调用了Sales_item对象item1的成员函数。成员函数是类定义的函数。成员函数有时候也称为类的方法。

  成员函数只在类中一次定义,但是每个对象都把它作为成员来处理。我们把这种操作称为成员函数是因为它们(通常)在特定的对象上操作。在例子中,它们都是对象的成员,即使单个定义也被相同类型的所有对象所共享。

  当我们调用成员函数的时候,我们(通常)指定该函数在哪个对象上操作。其语法是使用点操作符(”.”):www.xker.com()





item1.same_isbn

  它的意思是”item1对象的same_isbn成员”。点操作符从它的左边取得右边的操作数。点操作符指定应用于类类型的对象:左边的操作数必须是类类型的对象;右边必须是该类型的成员的名称。

  注意:

  与大多数操作符不同,点操作符右边的操作数并不是对象或值;它是成员的名称。

  当我们把成员函数作为右边的操作数的时候,我们通常是调用这个函数。我们执行成员函数的方式与执行其它函数的方式相同:要调用函数,我们在函数名称后面加上调用操作符(”()”操作符)。调用操作符是一对括号,它封装了传递进该函数的参数列表(可能是空的)。

#p#副标题#e#
same_isbn函数只有一个参数,这个参数是另一个Sales_item对象。下面的调用





item1.same_isbn(item2)

  把item2作为参数传递进same_isbn函数,而这个函数是item1对象的一个成员。这个函数把参数item2中的ISBN部分与item1(调用same_isbn的对象)的ISBN进行比较。因此,其效果是测试两个对象的ISBN是否相同。

  如果它们的ISBN相同,我们就执行if后面的语句,打印两个Sales_item对象相加的结果。否则,如果ISBN不同,我们将执行else分支,它也是一个代码块。这个代码块打印适当的错误信息并退出程序,返回-1。请回忆一下,main的返回值是被当作状态标识的。在例子中,返回非零的值表明程序生成预想的结果失败了。