CPP复习笔记 4

C++ this指针详解

his 是 C++ 中的一个关键字，也是一个 const 指针，它指向当前对象，通过它可以访问当前对象的所有成员。

所谓当前对象，是指正在使用的对象。例如对于stu.show();，stu 就是当前对象，this 就指向 stu。

#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
public:
    void setname(char *name);
    void setage(int age);
    void setscore(float score);
    void show();
private:
    char *name;
    int age;
    float score;
};

void Student::setname(char *name){
    this->name = name;
}
void Student::setage(int age){
    this->age = age;
}
void Student::setscore(float score){
    this->score = score;
}
void Student::show(){
    cout<<this->name<<"的年龄是"<<this->age<<"，成绩是"<<this->score<<endl;
}

int main(){
    Student *pstu = new Student;
    pstu -> setname("李华");
    pstu -> setage(16);
    pstu -> setscore(96.5);
    pstu -> show();

    return 0;
}

this 只能用在类的内部，通过 this 可以访问类的所有成员，包括 private、protected、public 属性的。

本例中成员函数的参数和成员变量重名，只能通过 this 区分。以成员函数setname(char *name)为例，它的形参是name，和成员变量name重名，如果写作name = name;这样的语句，就是给形参name赋值，而不是给成员变量name赋值。而写作this -> name = name;后，=左边的name就是成员变量，右边的name就是形参，一目了然。

注意，this 是一个指针，要用->来访问成员变量或成员函数。

this 虽然用在类的内部，但是只有在对象被创建以后才会给 this 赋值，并且这个赋值的过程是编译器自动完成的，不需要用户干预，用户也不能显式地给 this 赋值。本例中，this 的值和 pstu 的值是相同的。

几点注意：
this 是 const 指针，它的值是不能被修改的，一切企图修改该指针的操作，如赋值、递增、递减等都是不允许的。
this 只能在成员函数内部使用，用在其他地方没有意义，也是非法的。
只有当对象被创建后 this 才有意义，因此不能在 static 成员函数中使用（后续会讲到 static 成员）。

this 到底是什么

this 实际上是成员函数的一个形参，在调用成员函数时将对象的地址作为实参传递给 this。不过 this 这个形参是隐式的，它并不出现在代码中，而是在编译阶段由编译器默默地将它添加到参数列表中。

this 作为隐式形参，本质上是成员函数的局部变量，所以只能用在成员函数的内部，并且只有在通过对象调用成员函数时才给 this 赋值。

在《C++函数编译原理和成员函数的实现》一节中讲到，成员函数最终被编译成与对象无关的普通函数，除了成员变量，会丢失所有信息，所以编译时要在成员函数中添加一个额外的参数，把当前对象的首地址传入，以此来关联成员函数和成员变量。这个额外的参数，实际上就是 this，它是成员函数和成员变量关联的桥梁。

C++ static静态成员变量

对象的内存中包含了成员变量，不同的对象占用不同的内存，这使得不同对象的成员变量相互独立，它们的值不受其他对象的影响。例如有两个相同类型的对象 a、b，它们都有一个成员变量 m_name，那么修改 a.m_name 的值不会影响 b.m_name 的值。

可是有时候我们希望在多个对象之间共享数据，对象 a 改变了某份数据后对象 b 可以检测到。共享数据的典型使用场景是计数，以前面的 Student 类为例，如果我们想知道班级中共有多少名学生，就可以设置一份共享的变量，每次创建对象时让该变量加 1。

在C++中，我们可以使用静态成员变量来实现多个对象共享数据的目标。静态成员变量是一种特殊的成员变量，它被关键字static修饰，例如：

#include <iostream>
using namespace std;

class Student {
public:
    Student(char *name, int age, double score);
    void show();
private:
    static int m_total;//静态成员变量
    char *m_name;
    int m_age;
    double m_score;
};
int Student::m_total = 0;//初始化静态成员变量
Student::Student(char *name, int age, double score):m_name(name), m_age(age), m_score(score) {
    m_total++;     //操作静态成员变量
}
void Student::show() {
    cout<<m_name<<"‘s age is "<<m_age<<", score is "<<m_score<<"(total student is "<<m_total<<")"<<endl;
}
int main() {
    Student stu1("Tom", 22, 88.7);
    stu1.show();
    Student stu2("Jim", 23, 89.3);
    stu2.show();
    return 0;
}

static 成员变量属于类，不属于某个具体的对象，即使创建多个对象，也只为 m_total 分配一份内存，所有对象使用的都是这份内存中的数据。当某个对象修改了 m_total，也会影响到其他对象。

static 成员变量必须在类声明的外部初始化，具体形式为：
type class::name = value;
type 是变量的类型，class 是类名，name 是变量名，value 是初始值。将上面的 m_total 初始化：
int Student::m_total = 0;
静态成员变量在初始化时不能再加 static，但必须要有数据类型。被 private、protected、public 修饰的静态成员变量都可以用这种方式初始化。

注意：static 成员变量的内存既不是在声明类时分配，也不是在创建对象时分配，而是在（类外）初始化时分配。反过来说，没有在类外初始化的 static 成员变量不能使用。

//通过类类访问 static 成员变量
Student::m_total = 10;
//通过对象来访问 static 成员变量
Student stu("小明", 15, 92.5f);
stu.m_total = 20;
//通过对象指针来访问 static 成员变量
Student *pstu = new Student("李华", 16, 96);
pstu -> m_total = 20;

注意：static 成员变量不占用对象的内存，而是在所有对象之外开辟内存，即使不创建对象也可以访问。具体来说，static 成员变量和普通的 static 变量类似，都在内存分区中的全局数据区分配内存.

几点说明

1) 一个类中可以有一个或多个静态成员变量，所有的对象都共享这些静态成员变量，都可以引用它。

2) static 成员变量和普通 static 变量一样，都在内存分区中的全局数据区分配内存，到程序结束时才释放。这就意味着，static 成员变量不随对象的创建而分配内存，也不随对象的销毁而释放内存。而普通成员变量在对象创建时分配内存，在对象销毁时释放内存。

3) 静态成员变量必须初始化，而且只能在类体外进行。例如：
int Student::m_total = 10;
初始化时可以赋初值，也可以不赋值。如果不赋值，那么会被默认初始化为 0。全局数据区的变量都有默认的初始值 0，而动态数据区（堆区、栈区）变量的默认值是不确定的，一般认为是垃圾值。

4) 静态成员变量既可以通过对象名访问，也可以通过类名访问，但要遵循 private、protected 和 public 关键字的访问权限限制。当通过对象名访问时，对于不同的对象，访问的是同一份内存。

CPP static 静态成员变量

在类中，static 除了可以声明静态成员变量，还可以声明静态成员函数。普通成员函数可以访问所有成员（包括成员变量和成员函数），静态成员函数只能访问静态成员。

编译器在编译一个普通成员函数时，会隐式地增加一个形参 this，并把当前对象的地址赋值给 this，所以普通成员函数只能在创建对象后通过对象来调用，因为它需要当前对象的地址。而静态成员函数可以通过类来直接调用，编译器不会为它增加形参 this，它不需要当前对象的地址，所以不管有没有创建对象，都可以调用静态成员函数。

普通成员变量占用对象的内存，静态成员函数没有 this 指针，不知道指向哪个对象，无法访问对象的成员变量，也就是说静态成员函数不能访问普通成员变量，只能访问静态成员变量。

普通成员函数必须通过对象才能调用，而静态成员函数没有 this 指针，无法在函数体内部访问某个对象，所以不能调用普通成员函数，只能调用静态成员函数。

静态成员函数与普通成员函数的根本区别在于：普通成员函数有 this 指针，可以访问类中的任意成员；而静态成员函数没有 this 指针，只能访问静态成员（包括静态成员变量和静态成员函数）。

CPP静态成员函数

在类中，static 除了可以声明静态成员变量，还可以声明静态成员函数。普通成员函数可以访问所有成员（包括成员变量和成员函数），静态成员函数只能访问静态成员。

编译器在编译一个普通成员函数时，会隐式地增加一个形参 this，并把当前对象的地址赋值给 this，所以普通成员函数只能在创建对象后通过对象来调用，因为它需要当前对象的地址。而静态成员函数可以通过类来直接调用，编译器不会为它增加形参 this，它不需要当前对象的地址，所以不管有没有创建对象，都可以调用静态成员函数。

普通成员变量占用对象的内存，静态成员函数没有 this 指针，不知道指向哪个对象，无法访问对象的成员变量，也就是说静态成员函数不能访问普通成员变量，只能访问静态成员变量。

普通成员函数必须通过对象才能调用，而静态成员函数没有 this 指针，无法在函数体内部访问某个对象，所以不能调用普通成员函数，只能调用静态成员函数。

静态成员函数与普通成员函数的根本区别在于：普通成员函数有 this 指针，可以访问类中的任意成员；而静态成员函数没有 this 指针，只能访问静态成员（包括静态成员变量和静态成员函数）。在C++中，静态成员函数的主要目的是访问静态成员。

和静态成员变量类似，静态成员函数在声明时要加 static，在定义时不能加 static。静态成员函数可以通过类来调用（一般都是这样做），也可以通过对象来调用，上例仅仅演示了如何通过类来调用。

CPP类与const关键字

在类中，如果你不希望某些数据被修改，可以使用const关键字加以限定。const 可以用来修饰成员变量、成员函数以及对象。

const成员变量

const 成员变量的用法和普通 const 变量的用法相似，只需要在声明时加上 const 关键字。初始化 const 成员变量只有一种方法，就是通过参数初始化表

const成员函数

const 成员函数可以使用类中的所有成员变量，但是不能修改它们的值，这种措施主要还是为了保护数据而设置的。const 成员函数也称为常成员函数。

常成员函数需要在声明和定义的时候在函数头部的结尾加上 const 关键字，请看下面的例子：

class Student{
public:
    Student(char *name, int age, float score);
    void show();
    //声明常成员函数
    char *getname() const;
    int getage() const;
    float getscore() const;
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
};

Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
void Student::show(){
    cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<endl;
}
//定义常成员函数
char * Student::getname() const{
    return m_name;
}
int Student::getage() const{
    return m_age;
}
float Student::getscore() const{
    return m_score;
}

getname()、getage()、getscore() 三个函数的功能都很简单，仅仅是为了获取成员变量的值，没有任何修改成员变量的企图，所以我们加了 const 限制，这是一种保险的做法，同时也使得语义更加明显。

需要注意的是，必须在成员函数的声明和定义处同时加上 const 关键字。char *getname() const和char *getname()是两个不同的函数原型，如果只在一个地方加 const 会导致声明和定义处的函数原型冲突。

const对象

const 也可以用来修饰对象，称为常对象。一旦将对象定义为常对象之后，就只能调用类的 const 成员了。

定义常对象的语法和定义常量的语法类似：

const  class  object(params);
class const object(params);

当然你也可以定义 const 指针：
const class *p = new class(params);
class const *p = new class(params);

class为类名，object为对象名，params为实参列表，p为指针名。两种方式定义出来的对象都是常对象。

一旦将对象定义为常对象之后，不管是哪种形式，该对象就只能访问被 const 修饰的成员了（包括 const 成员变量和 const 成员函数），因为非 const 成员可能会修改对象的数据（编译器也会这样假设），C++禁止这样做。

#include <iostream>
using namespace std;

class Student {
public:
    Student(char *name, int age, double score);
    void show();
public:
    char *getname() const;
    int getage() const;
    double getscore() const;
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    int m_score;
};
Student::Student(char *name, int age, double score):m_name(name), m_age(age), m_score(score) {}
void Student::show() {
    cout<<m_name<<" "<<m_age<<" "<<m_score<<endl;
}
char* Student::getname() const {
    return m_name;
}
int Student::getage() const {
    return m_age;
}
double Student::getscore() const {
    return m_score;
}
int main() {
    const Student stu1("Tom", 23, 78.3);
    cout<<stu1.getname()<<" "<<stu1.getage()<<" "<<stu1.getscore<<endl;
    return 0;
} 

总结：
- const成员变量和普通const变量类似，区别是只能通过参数列表初始化
- const成员函数，可以使用类中所有成员变量，但是不能改变它们的值，常成员函数需要在声明和定义的时候在函数头部的结尾加上 const 关键字
- const对象，称为常对象，只能访问类的const成员

CPP string类详解

C++ 大大增强了对字符串的支持，除了可以使用C风格的字符串，还可以使用内置的 string 类。string 类处理起字符串来会方便很多，完全可以代替C语言中的字符数组或字符串指针。

使用 string 类需要包含头文件，下面的例子介绍了几种定义 string 变量（对象）的方法：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main(){
    string s1;
    string s2 = "c plus plus";
    string s3 = s2;
    string s4 (5, ‘s‘);
    return 0;
}

变量 s1 只是定义但没有初始化，编译器会将默认值赋给 s1，默认值是”“，也即空字符串。

变量 s2 在定义的同时被初始化为”c plus plus”。与C风格的字符串不同，string 的结尾没有结束标志’\0’。

变量 s3 在定义的时候直接用 s2 进行初始化，因此 s3 的内容也是”c plus plus”。

变量 s4 被初始化为由 5 个’s’字符组成的字符串，也就是”sssss”。

从上面的代码可以看出，string 变量可以直接通过赋值操作符=进行赋值。string 变量也可以用C风格的字符串进行赋值，例如，s2 是用一个字符串常量进行初始化的，而 s3 则是通过 s2 变量进行初始化的。

与C风格的字符串不同，当我们需要知道字符串长度时，可以调用 string 类提供的 length() 函数。如下所示：

string s = "http://c.biancheng.net";
int len = s.length();
cout<<len<<endl;

`输出结果为22。由于 string 的末尾没有’\0’字符，所以 length() 返回的是字符串的真实长度，而不是长度 +1。“

string 字符串的输入输出

string 类重载了输入输出运算符，可以像对待普通变量那样对待 string 变量，也就是用>>进行输入，用<<进行输出。

访问字符串中的字符

string 字符串也可以像C风格的字符串一样按照下标来访问其中的每一个字符。string 字符串的起始下标仍是从 0 开始。

字符串的拼接

有了 string 类，我们可以使用+或+=运算符来直接拼接字符串，非常方便，再也不需要使用C语言中的 strcat()、strcpy()、malloc() 等函数来拼接字符串了，再也不用担心空间不够会溢出了。

用+来拼接字符串时，运算符的两边可以都是 string 字符串，也可以是一个 string 字符串和一个C风格的字符串，还可以是一个 string 字符串和一个字符数组，或者是一个 string 字符串和一个单独的字符。

string 字符串的增删改查
C++ 提供的 string 类包含了若干实用的成员函数，大大方便了字符串的增加、删除、更改、查询等操作。

一. 插入字符串

insert() 函数可以在 string 字符串中指定的位置插入另一个字符串，它的一种原型为：
string& insert (size_t pos, const string& str);
pos 表示要插入的位置，也就是下标；str 表示要插入的字符串，它可以是 string 字符串，也可以是C风格的字符串。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main(){
    string s1, s2, s3;
    s1 = s2 = "1234567890";
    s3 = "aaa";
    s1.insert(5, s3);
    cout<< s1 <<endl;
    s2.insert(5, "bbb");
    cout<< s2 <<endl;
    return 0;
}

二. 删除字符串

erase() 函数可以删除 string 中的一个子字符串。它的一种原型为：
string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);
pos 表示要删除的子字符串的起始下标，len 表示要删除子字符串的长度。如果不指明 len 的话，那么直接删除从 pos 到字符串结束处的所有字符（此时 len = str.length - pos）

三. 提取子字符串

substr() 函数用于从 string 字符串中提取子字符串，它的原型为：
string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;
pos 为要提取的子字符串的起始下标，len 为要提取的子字符串的长度。

……