（二）C++头文件与类的声明

目录

一、C vs C++，关于数据和函数

二、class分类

2.1 complex(经典不带指针--复数)

 2.2 string（经典带指针--字符串）

三、Object Based（基于对象）vs Object Oriented（面向对象）

四、C++ programs代码基本形式

五、Output（输出区别），C++ vs C

六、Header（头文件）当中的防卫式声明与布局

6.1 guard（防卫式声明）

6.2 Header(头文件)的布局

6.1.1 class 的声明（declaration）

6.1.2 class template（模板）简介

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一、C vs C++，关于数据和函数

        在C语言中，设计程序时，需要准备数据Data与函数Functions，函数是用来处理数据，那么这个数据Data会有很多类型（built-in内置、struct结构体），Data数据根据类型创建许多真值数据variables。

这样的缺点是由于语言没有提供足够的关键字，variables数据一定是全局的，对于所有Functions都可以处理variables，对后续有影响。

        于是发展到了C++面向对象的语言中，将数据Date Membres与Members Function进行绑定，称为class，相当于C中的struct结构体，但是多了很多新特性，即只有对应的Members Function函数可以处理Data Members数据，优点是不会进行混杂。

Data Membres与Members Function绑定后，根据这些class，以这种形式，创建了很多的objects（对象），在objects中进行处理。

二、class分类

        在上一章中我们说，最经典的class分类为不带指针的与带指针的，这里面最经典的两个分别是complex（复数）与string（字符串）。

2.1 complex(经典不带指针--复数)

        complex有实部与虚部之分，那么根据complex创建出来的c1、c2……中每个都含有实部与虚部，这就是在内存中占用的大小。

在设计复数中还需要设计包含黄色的Functions，来处理c1、c2……，即一类函数处理多个数据。

        complex中把Date与Functions包含在一起，说数据有很多个但函数只有一类，这个原因会在后面讲到。

complex c1（2，1）；
complex c2；
complex* pc = new complex（0，1）;

 2.2 string（经典带指针--字符串）

        特别在于，对“Hello World”这类字符串，实际上其中只有一根指针（ptr），那么ptr要在内存中指出这个字符串，这个字符串（内容、即"Hello World"）在另外设计这个类的内存中，分配空间存储这个字符串（内容）。

        所以创建出来的s1、s2……，这些字符串所占用的内存大小中，实际上只有一个ptr。

string s1（"Hello"）;
string s2("World");
string* ps = new string;

代码中创建方式是不同的，后续会说到

三、Object Based（基于对象）vs Object Oriented（面向对象）

Object Based：面对的是单一class的设计

        omplex（复数）--Class without pointer member（s））

Object Oriented：面对的是多重classes的设计，classes和classes之间的联系。

        string（字符串）--Class with pointer member（s）

四、C++ programs代码基本形式

        在一个C++ programs中，包含一个头文件、主程序、标准库（当然这么分并不是很准确但可以这里理解）。

        主程序使用头文件，使用include"---"，使用标准库，使用include<--->。

头文件和标准库都为.h文件，对声明和标准库的区别就是双引号和尖括号的区别。

        对于文件名，或者说延伸的文件名（extension file name）可能不会是.h / .cpp的后缀，可能是.hpp或其他的，甚至无延伸的文件名。

五、Output（输出区别），C++ vs C

        在C 中使用#include或者#include

#include 

int main()
{
    int i = 7;
    printf("i=%d \n" , i);
    return 0;
}

        在C++中有更好的方法，#include 或者#include ，输出中cout使用的更加自然

#include 
using namespace std;

int main()
{
    int i = 7;
    cout << "i=" << i << endl;
    return 0;
}

六、Header（头文件）当中的防卫式声明与布局 6.1 guard（防卫式声明）

        对complex.h中，有严格的头文件写法，我们说很多程序要用到这个声明文件，或者说自己用到，那么include中为了忽略次序引用，所以说写一个guard（防卫式声明）。

第二次进行include时不会做多余的动作。

        （程序内容不做详细说明，只说COMPLEX是自己定义的）

#ifndef __COMPLEX__
#difine __COMPLEX__

------------------
-                -
-                -
-                -
-······          -
-                -
-                -
------------------

#endif

        那么在下列的以complex-test.h中，实际上对复数进行的 *** 作，就是中间主体部分，即“--------”之间的内容。

#include 
#include "complex.h"
using namespace std;

int main()
{
    complex c1(2,1);
    complex c2;
    cout << c1 << endl;
    cout << c2 << endl;
    
    c2 = c1 + 5;
    c2 = 7 + c1;
    c2 = c1 + c2;
    .......
    
    return 0;
}

6.2 Header(头文件)的布局

在一个基本的complex.h中，具体是以下布局

其中开始的第一段“--------”到“-----------”为forward declarations（前置声明）

第二段中为class declarations（类-声明）重要

第三段中为class definition（类-定义）重要

#ifndef __COMPLEX__
#difine __COMPLEX__

----------------------------------------------------
#include 

class ostream;
class complex;

complex&
    __doapl (complex* ths, const complex& r);
---------------------------------------------------

---------------------------------------------------
class complex
{
.......
};
---------------------------------------------------

---------------------------------------------------
complex::function...
---------------------------------------------------

#endif

6.1.1 class 的声明（declaration）

class complex
{
public:
    explicit complex(double r = 0,double i = 0)
    : re (r), im (i)
    {    }
    complex& operator += (const complex&);
    double real () const { return re;}
    double imag () const {return im;}

private:
    double re , im;
    
    friend complex& __doapl (complex* , const complex&);
};

        在下列程序中，任何一个class都有class hand，在下方中第一个“ {  } ”中为class body。

在class body中设计complex应该是什么样的数据，是怎么样的函数，来满足使用要求。

private:
    double re , im;

        这里是Data，上面就是就是Data的函数，后续讲到。

friend为在设计另一类、单元、函数与现在的关系。

6.1.2 class template（模板）简介

        在复数中最重要的是里面该有什么样的信息，即有实部与虚部，代码中为double re ， im；

即实部re，虚部im都为double值，假如设计为浮点数，整数，那么需要再写一个class complex 将private：部分的double改为float/int，其余同理，只是类型不同而已。

所以这里引出一个模板。

        这里我们不将数据实部虚部类型写死，而是T（只是一个符号）类，告诉编译器，类型未定，则第一行写template，为一个typename。

template
class complex
{
public:
    explicit complex(double r = 0,double i = 0)
    : re (r), im (i)
    {    }
    complex& operator += (const complex&);
    double real () const { return re;}
    double imag () const {return im;}

private:
    T re , im;
    
    friend complex& __doapl (complex* , const complex&);
};

        那么使用的时候再指定，写法如下：

{
    complex c1(2.5 , 1.5);
    complex c2(2 , 6);
    ……
}

        但我们在后续写的时候依旧不会用到模板。

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