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友元函数用于类的扩展接口 中,类中不仅可以使用友元函数,也可以将类作为友元。
友元类的所有方法都可以访问原始类的私有成员
和保护成员
。
在一个类中将另一个类声明为友元。
friend class Remote
友元声明可以位于公有、私有或者保护部分,其所在的位置无关紧要。
如果要将友元类
中的特定的类成员
解析作为原始类
的友元
,无需将整个类作为友元。
class Tv
{
friend void Remote::set_chan(tv & t, int c);
...
};
将类声明为友元时,需要注意:将类声明放在包含友元类的前面。 这种方法称为?前向声明(forward declaration)
?。
class Tv; // 前向声明
class Remote {...};
class Tv {...};
内联
函数的链接性是内部
的,意味着函数定义必须在使用函数的文件
中。也可将定义放在实现文件
中,但必须删除?关键字inline
,此时的链接性是外部
的。
将类成为彼此的友元的实现方式。例如:
class Tv
{
friend class Remote;
public:
void buzz(Remote & r);
...
};
class Remote
{
friend class Tv;
public:
void Bool volup(Tv & t) {t.volup();}
};
inline void Tv::buzz(Remote & r)
{
...
};
在C++中,可以将类声明放在另一个类中。在另一个类中声明的类被称为?嵌套类(nested class)
。
当类声明位于公有部分时,才能包含类的外面使用嵌套类,而且必须使用作用域解析运算符。
对类进行嵌套和组合不同。
类对象
作为另一个类的成员
。不创建类成员
,而是定义一种类型
(类型仅包含嵌套类声明的类中有效)。对类进行嵌套是为了实现另一个类,并避免名称冲突。
嵌套类的访问权限控制
声明位置
决定了嵌套类的作用域
,决定了程序的哪些部分
可以创建其类的对象
。嵌套类访问的两种方式:
作用域??
类限定符
。访问控制
对嵌套类访问控制规则与常规类相同。
类声明的位置决定了类的作用域可见性。
类可见后,访问控制规则(公有、保护、私有、友元)将决定程序对嵌套类成员的访问权限。
异常是C++相对较新的功能,早期老编译器中可能会没有实现,但新的编译器中则是默认关闭了该特性。所以需要使用编译器选项来开启。
调用位于头文件cstdlib(或stdlib.h)
的Abort()
?函数。
典型实现:想标准错误(即cerr使用的错误流)发送消息?abnormal program termination(程序异常终止)
?,然后?终止程序
?。还返回一个随实现而异的值,告知OS(如果程序是由另一个程序调用,则告诉父进程),处理失败。
abort()
?是否刷新文件缓冲区(用于存储读写到文件中的数据的内存区域)取决于实现。exit()
:会刷新文件缓冲区,则不显示消息。一般情况下,显示程序的异常中断消息随编译器而不同。
一种比异常终止更灵活的方式:使用函数的返回值来指出问题。
任何数值都是有效的返回值,所以不存在可用于指出问题的特殊值。
一般使用指针参数
或者引用参数
来将值返回
给调用程序
,并使用函数的返回值
来指出成功
还是失败
。
C++异常是对程序运行过程中发生的异常情况的一种响应。
对异常的处理有3个组成部分:
关键字throw
?表示引发异常
,后面紧跟值
用来指出异常特征
。处理程序
捕获异常
关键字catch
?表示捕获异常
,后面括号中紧跟类型声明
来指出异常处理程序要响应的异常类型
。其后的代码块则指出采取的措施。try块
可能被激活的代码块
,后面紧跟一个
或多个catch块
。#include <iostream>
double hmean(double a,double b);
int main()
{
double x,y,z;
std::cout << "Enter tow number :";
while (std::cin >> x >> y)
{
try{
z = hmean(x,y); // 如果程序输入的值不对,则会使用catch块来对异常进行处理
}
catch (const char *s){
std::cout << s << std::endl;
std::cout << "Enter a new pair of numbers :";
continue; // 结束while循环的剩余部分,重新从while语句开始
}
std::cout <<"Harmonic mean of " << x << " and " << y << " is " << z <<std::endl;
std::cout << "Enter next set of number <q to quit> : ";
}
std::cout << "Bye !! \n";
return 0;
}
double hmean(double a ,doubel b)
{
if (a == -b)
// throw 用于执行返回语句,会终止函数的执行
// throw不是将控制权返回给调用程序,而是导致程序沿函数调用序列后退,直到找到包含try块的函数
throw "bad hmean() arguments : a = -b not allowed ";
return 2.0 * a * b / (a + b);
}
异常规范是C++98中的一项功能,在C++11中已摒弃。但也需要了解:
double harm(double a) throw(bad_thing); // 可能会抛出异常,只会抛出 bad_thing 类型的异常
double marm(double) throw(); // 不会抛出异常
throw()
部分是异常规范,可能出现在函数原型
和函数定义
中,可包含类型列表
,也可不包含。
异常规范的两个作用:
try块
。检查代码
是否违反异常规范。C++11中支持了一种特殊的异常规范:使用新增的?关键字noexcept
?指出函数不会引发异常。
double marm() noexcept;
当函数调用出现异常而终止,则程序释放栈中的内存,但不会释放栈的第一个返回地址后停止,而是继续释放栈,直到找到第一个 try块 中的返回地址,这个过程叫?栈解退
。
异常机制将负责释放栈中的自动变量。
引发异常时编译器总是创建一个临时拷贝
,即使异常规范和catch块中指定的是引用
引用作为返回值的原因:避免创建副本以提高效率。
如果有一个异常类继承层次结构,排序catch块的规则:将捕获位于层次结构最下面
的异常类的catch语句
放在最前面
,将捕获基类异常
的catch语句
放在最后面
。
如果不知道异常的类型,方法是省略号来捕获任何异常。
catch () {/* statement */} // catch any type exception
如果可以预知一些异常类型,类似于switch语句的使用。
try{
duper();
}
catch(bad_3 &be)
{
// statement
}
catch(bad_2 &be)
{
// statement
}
catch(bad_1 &be)
{
// statement
}
catch(bad_hmean &h)
{
//statement
}
catch(...)
{
// statement
}
C++异常的主要目的:设计容错程序时避免一些错误处理方式。
在C++中?exception头文件
中定义了?exception类
,类中的?what() 虚拟成员函数
,会返回一个字符串
,字符串的特征随实现而异。
#include <exception>
// 派生多个异常来处理
class bad_hmean : public std::exception
{
public:
const char * what() {return "bad arguments to hmean()";}
...
};
class bad_gmean : public std::exception
{
public:
const char * what() {return "bad arguments to gmean() ";}
...
};
// 直接使用一个基类来处理
try {
...
}
catch(std::exception & e)
{
cout << e.what() << std::endl;
}
C++定义的基于exception
的异常类型
stdexcept
异常类
头文件stdexcept
定义的其它几个异常类,例如:logic_error
?和?runtime_error类
,都是从公有方式
从exception派生而来。
class logic_error : public exception {
public:
exception logic_error(const string& what_arg);
...
};
class domain_error : public exception {
public:
explicit domain_error(const string& what_arg);
...
}
这些类的构造函数接受一个string对象作为参数,参数提供了方法?what()
?以 C风格字符串方式返回字符数据
。
logic_error
?派生出来用于报告错误类型的类还有:
任何阶段
domain_error
:传递给函数的参数不在定义域内而引发异常invalid_error
:传递了一个意料之外的值length_error
:指出没有足够的空间来执行所需的操作。out_of_bounds
:用于指示索引错误。运行阶段
整型
和浮点型
都有可能。浮点数计算
。每一个类
都有自己的构造函数
,使?what()方法
?能够返回的字符串。
bad_alloc异常和new
分配失败
,则会引发?bad_alloc
的异常错误。空指针和new
空指针
。也是从exception类
派生而来。所以C++标准提供了用法: int * pi = new (std::nothrow) int;
int * pa = new (std::nowthrow) int[500];
异常被引发后,会导致问题的两种情况:
意外异常(unexpected exception)
:在带异常规范的函数中引发,但必须与规范列表中的某种异常匹配。
terminate()
(默认行为)、abort()
?或者?exit()
?来终止程序未捕获异常(uncaught exception)
:在没有try和catch块外抛出的异常。
引发异常(第二种选择)的结果取决于unexpected_handler函数
所引发的异常以及引发意外异常的函数的异常规范:
匹配
,则程序将从那里开始进行正常处理,即寻找与新引发的异常匹配的catch块。基本上是**用预期的异常取代意外异常
**。不匹配
,切异常规范中没包括?std::bad_exception
?类型,则程序调用?terminate()
。bad_exception
?是从?exception类
派生而来。声明位于头文件execption
中。不匹配
,且原来的异常规范
中包含?std::bad_exception
?类型,则不匹配的异常被?std::bad_exception
?异常所取代。如果要捕获所有的异常,则方法如下:、
// 1. 确保已声明异常头文件
#include <exception>
using namespace std;
// 2. 设计替代函数,将意外异常转换为 bad_exception 异常
void myexception()
{
throw std::bad_exception {};
}
// 3. 将bad_exception 类型包含在异常规范中,并添加到catch块中
double Argh(double,double) throw(out_of_bounds, bad_exception);
...
try {
x = Argh(a,b);
}
catch (out_of_bounds & ex)
{
...
}
catch (bad_exception & ex)
{
...
}
RTTI(Runtime Type Identification,运行阶段类型识别)
,C++11中新添加的新特性。
RTTI旨在为程序在运行阶段确定对象的类型
提供一种标准方式。
RTTI只适用于包含虚函数的类
。
C++中支持RTTI的3个元素
dynamic_cast
运算符:将使用一个指向基类的指针类生成一个指向派生类的指针,否则该运算返回0 ---- 空指针。typeid
运算符:返回一个指出对象的类型的值type_info
结构:存储有关特定类型的信息。只有将RTTI用于包含虚函数
的类层次结构
,原因在于只有对于这种类层次结构,才应该将派生类对象的地址赋给基类指针。
dynamic_cast
?运算符是最常用的RTTI架构。
只有指针类型与对象的类型(或对象的直接或间接基类的类型)相同的类型转换才一定是安全的。
语法格式:
Superb *pm = dynamic_cast<Superb *pg> // 如果类型检查转换成功,则直接返回并进行赋值,否则得到一个空指针。
即使编译器支持RTTI,但在默认情况下,也可能是关闭该特性。
dynamic_cast
?也可以用于引用。因为没有与空指针对应的引用值,所以无法使用特殊的引用值来指示失败。所以失败了,就会引发?bad_cast
?的异常。
try {
Superb & rs = dynamic_cast<Superb &> (rg);
...
}
catch (bad_cast &) {
...
};
typeid
?运算符 和?type_info
?类typeid
?运算符使能够确定两个对象
是否为同种类型
。接受两种参数:
typeid
?运算符返回一个type_info对象的引用
,其中?type_info
?在头文件 typeinfo
中定义的一个类。
typ_info类
?重载?==
?和?!=
?运算符,以便于使用对类型进行比较。
示例
typeid(Magnificent) == typeid(*pg) // 将pg指向一个 Magnifgicent 对象,表达式返回结果为True,否则为False。
typeid
测试用来选择一种操作
,因为操作不是类的方法,所以?不能通过类指针来调用它。
假设 High 和 Low 是两个类。
通过4种类型转换运算符来使得转换过程增加规范。
dynamic_cast
dynamic_cast <type_name> (expression) // 判断expression是否可以转换成为 type_name 类型
const_cast
只有一种用途的类型转换
,即改变值为const
或者volatile
。语法和 dynamic_cast相同 // 语法格式
const_cast <type_name> (expression) // 删除const属性,使变成可修改对象
// 示例
High bar;
const High *pbar = &bar;
High *pb = const_cast <High *> (pbar); // 让*pb可成为一个用于修改bar对象值的指针。删除const属性
static_cast
static_cast <type_name> (expression)
reinterpret_cast
reinterpret_cast <type_name> (expression)