C++_类入门3-嵌套类

可以将类B声明在另一个类中。在另一个类A中声明的类B被称为嵌套类（nested class）。

类A的成员函数可以创建和使用嵌套类B的对象。

当且仅当声明为公有部分时，才能在类A的外面使用嵌套类。而且必须使用作用域解析运算符。（旧版C++不支持嵌套类概念）

对类进行嵌套和包含并不同。包含意味着将类C对象作为类A的成员。而对类B进行嵌套不创建类成员，而是定义了一种类型，该类型仅仅在包含嵌套类声明的类A中有效。

对类进行嵌套通常是为了帮助实现另一个类，并避免名称冲突。

 class Queue

 {

 private:

 //classs scope definitions

 　　//Node is a nested structure definition local to this class

 　　struct node {Item item; struct Node * next;};

 }

结构是其成员在默认情况下公有的类。结构可以理解成一种特殊的类。

所以Node实际上可以看成嵌套类。但该定义没有充分利用类的功能。

具体来说，它没有显式构造函数。接下来进行补救。

Queue的方法enqueue创建了Node：

 bool Queue::enqueue(const Item & item)
 {
     if(isfull())
         return false;
     Node * add = new Node;  //create node
 //on failure,new throws std::bad_alloc exception
     add->item =item;    //set node pointer
     add->next =NULL;
     ...
 }

上述代码创建Node后，显式地给Node成员赋值，这种工作更适合由构造函数来完成。

于是可以改写Node如下：

 class Queue
 {
     //Node is a nested calss definition local to this class
     class Node
     {
     public:
         Item item;
         Node * next;
         Node(const Item & i):item(i),next() { }
     };
     ...
 }

该构造函数节点的item成员被初始化为i，并将next指针置为0，这是C++编写空值指针的方法之一。

接下来，需要使用构造函数重新编写enqueue()：

 bool Queue::enqueue(const Item & item)
 {
     if(isfull())
         reutrn false;
     Node * add = new Node(item);  //create, initialize node
 //on failure,new throws std::bad_alloc exception
 ...
 }

这使得enqueue()的代码更短，也更安全，因为它自动进行初始化，无需程序员记住应该做什么。

这个例子在类声明中定义了构造函数。假设想在方法文件中定义构造函数，则定义必须指出Node类，

这是通过两次作用域运算符来完成的；

Queue::Node::Node(const Item & i):item(i),next(0) { }

嵌套类和访问权限

嵌套类的声明位置决定了嵌套类的作用域。即它决定了程序的那些部分可以创建这种类的对象。

其次，和其他类一样，嵌套类的公有部分、保护部分、私有部分控制了对类成员的访问。

在哪些地方可以使用嵌套类以及如何使用嵌套类，取决于作用域和访问控制。

1、作用域

如果嵌套类是在类的私有部分声明的：

　　则只有类的私有部分知道它，在前一个例子中，被嵌套在Queue声明中的Node类就属于这种情况。

　　Queue成员可以使用Node对象和Node对象的指针，但是程序的其他部分甚至不知道存在Node类。

　　而对于从Queue派生而来的类，Node也是不可见的。因为派生类不能直接访问积累的私有部分。

如果嵌套类是在类的保护部分声明的：

　　则该嵌套类对于后面这个类是可见的，但是对于外部世界则是不可见的。

　  在这种情况下，派生类知道嵌套类，病可以直接创建这种类型的对象。　　

如果嵌套类是在类的公有部分声明的：

　　则后者、后者的派生类以及外部世界使用它，因为它是公有的。

　　然而，由于嵌套类的作用域为包含它的类，因此在外部世界使用它时，必须使用类限定符。

嵌套结构和枚举的作用域如此相同。其实，很多程序员都使用公有枚举来提供可供客户程序员使用的类常数。

作用域就是指这个对象（类、枚举）可见的范围，有效的范围。

2、访问控制

类可见之后，起决定作用的就是访问控制。

类声明的位置决定了类的作用域或可见性。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。

在Queue类声明中声明Node并没有赋予Queue类对Node类的访问特权。

因此Queue类对象只能显式地访问Node对象的公有成员。

由于这个原因，在Queue示例中，Node类的所有成员都被声明为公有的。

这样有悖于应将数据成员声明为私有的惯例，但Node类是Queue类内部实现的一项特性，对外部实际不可见，这是因为Queue类是在Queue类的私有部分声明的。

所以，虽然Queue的方法可以直接访问Node成员，但使用Queue类的客户不能这样做。

模板中的嵌套

模板很适合用于诸如实现Queue等容器类。

将Queue类定义转换为模板时，是否会由于它包含嵌套类而带来问题？答案是不会。

 //queuetp.h -- queue template with a nested class
 #ifndef QUEUETP_H_
 #define QUEUETP_H_

 template <class Item>
 class QueueTP
 {
 private:
     enum {Q_SIZE =};
     //Node is a nested class definition
     class Node
     {
     public:
         Item item;
         Node * next;
         Node(const Item & i): item(i),next() {}
     };
     Node * front;
     Node * rear;
     int item;           //current number of items in Queue;
     const int qsize;  //maximum number of items in Queue;
     QueueTP(const QueueTP & q): qsize() {}
     QueueTP & operator=(const QueueTP & q) {return *this;}
 public:
     QueueTP(int qs= Q_SIZE);
     ~QueueTP();
     bool isempty() const{
         return item==;
     };
     bool isfull() const{
         return item==qsize;
     };
     int queuecount const{
         return item;
     };
     bool enqueue(const Item & item);  //add item to end
     bool dequeue(Item & item);   //remove item from front
 };

 #endif

 //QueueTP methods
 QueueTP<Item>::QueueTP(int qs): qsize(qs)
 {
     front = reart = ;
     items = ;
 }

 template <class Item>
 QueueTP<Item>::~QueueTP()
 {
     Node * temp;
     while()
     {
         temp=front;
         front=front->next;
         delete temp;
     }
 }

 template <class Item>
 bool QueueTP<Item>::enqueue(const Item & item)
 {
     if(isfull())
         return false;
     Node * add = new Node(item);  //create node
 //on failure, new throws std::bad_alloc exception
     items++;
     if(front ==)
         front == add;
     else
         rear->next == add;
     rear = add;
     return true;
 }

 template <class Item>
 bool QueueTP<Item>::dequeue(Item & item)
 {
     if(front == )
         return false;
     item = front->item;
     items--;
     Node * temp =front;
     front = front->next;
     delete temp;
     if(items==)
         rear = ;
     return true;
 }

在模板中Node是利用Item类型来定义的。

下面声明将导致Node被定义成用于储存double值：

　   QueueTP<double> dq;

而下面的声明将导致Node被定义成用于存储char的值：

　　QueueTP<char> dq;

这两个Node类将在两个独立的QueueTP类中定义，因此不会发生名称冲突。

即一个节点的类型为QueueTP<double>::Node

另一个节点的类型为QueueTP<char>::Node

接下来用一个小程序测试一下：

 //nested.cpp  -- using a queue that has a nested class

 #include <iostream>
 #include <string>
 #include "queuetp.h"

 int main()
 {
     using std::string;
     using std::cin;
     using std::cout;

     QueueTP<string> cs();
     string temp;

     while(!cs.isfull())
     {
         cout<<"Please enter your name.Your will be"
                    "served in the order of arrival.\n"
                    "name:";
         getline(cin,temp);
         cs.enqueue(temp);
     }
     cout<<"The queue is full.Processing begins!\n";

     while(!cs.isempty())
     {
         cs.dequeue(temp);
         cout<<"Now processing "<<temp<<"...\n";
     }
     return ;
 }