前言

最近在看侯捷的一套课程《C++面向对象开发》，刚看完第一节introduction之后就被疯狂圈粉。感觉侯捷所提及所重视的部分也正是我一知半解的知识盲区，我之前也写过一些C++面向对象的程序，不过正如侯捷所说，我还仅仅停留于Object-based层面，写程序时总是在想如何封装好一个类，而不是Object-oriented强调类与类之间关系的设计。

这门课程分为两部分，第一部分讲Object-based，第二部分讲Object-oriented；第一部分又分为两部分：带指针的类的封装和不带指针类的封装。

本文将以模板库中的complx复数类的部分内容为核心，在分析源代码的同时，讲解一些良好的代码风格和编程习惯，比如inline内联函数的使用、friend友元函数的使用、函数参数及返回值何时pass by value何时pass by reference等等。

部分代码

complex.h

 #ifndef __COMPLEX__

 #define __COMPLEX__

 class complex

 {

     public:

         complex(double r = , double i = )

             : 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&);

 };

 #endif

complex.cpp

 #include "complex.h"

 #include <iostream>

 using namespace std;

 inline complex& __doapl(complex* ths, const complex& r)

 {

     ths->re += r.re;

     ths->im += r.im;

     return *ths;

 }

 inline complex& complex::operator += (const complex& r)

 {

     return __doapl (this, r);

 }

 inline double imag (const complex& x)

 {

   return x.imag ();

 }

 inline double real (const complex& x)

 {

   return x.real ();

 }

 inline complex operator + (const complex& x, const complex& y)

 {

     return complex (real (x) + real (y), imag (x) + imag (y));

 }

 inline complex operator + (const complex& x, double y)

 {

     return complex (real (x) + y, imag (x));

 }

 inline complex operator + (double x, const complex& y)

 {

     return complex (x + real (y), imag (y));

 }

 ostream& operator << (ostream& os, const complex& x)

 {

     return os << ' (' << real (x) << "," << imag (x) << ')';

 }

源码解析

一、complex.h

1.1 initialization list

         //程序1.1

         complex(double r = 0, double i = 0)

             : re (r), im (i)

         { }

构造函数参数缺省，比较常规。

值得注意的是，变量的初始化尽量放在初始化列表中（initialization list）。当然，完全可以在构造函数的函数体中赋值进行初始化。不过，侯捷指出，一个对象在产生过程中分为初始化和成功产生两部分，initialization list相当于在初始化过程中对变量赋值，而在函数体中赋值则是放弃了initialization list初始化这一过程，会降低效率。对于“性能榨汁机”的C++语言来讲，重视每个细节效率的重要性是毫无疑问的。

1.2参数及返回值传递方式

        //程序1.2 2

        complex& operator += (const complex&);

传递参数时，如果能用引用传递那么一定不要用值传递，因为值传递的过程中变量需要copy一份样本传入函数中，当参数很多或参数类型复杂时，会导致效率变慢。

其次，如果函数不会改变参数的值，一定要加const限定，在初学时养成良好的变成习惯尤为重要。

关于函数的返回值，同样是最好按引用传递，当然，有些情况无法按引用传递，这点将在2.3讲解。

其实，参数列表中还隐藏一个this，这点将在2.2讲解。

1.3友元函数

       //程序1.3

       friend complex& __doapl (complex*, const complex&);

我们可以看到，在complex.h文件的末尾定义了一个友元函数，友元函数打破了类的封装，它不是类的成员函数，却可以使用点操作符来获取类的private变量。当然，非友元函数也可以通过get函数来获取，不过速度会慢一些。

二、complex.cpp

2.1 友元函数及内联函数

//程序2.1

inline complex& __doapl(complex* ths, const complex& r)

{

    ths->re += r.re;

    ths->im += r.im;

    return *ths;

}

我们首先来分析一下这个友元函数，这里有两点值得探讨：

第一这个函数将r的实部和虚部加到ths上，r在函数体中值没用发生改变，所以使用const限定。

第二这个函数被设计成inline内联函数，我们都知道，内联函数是把代码块直接复制到函数需要调用的地方，通过省略函数调用这一过程来提高效率，那么我们为什么不将所有函数都设计成内联函数呢？其实我们的inline声明只是对编译器的一个建议，对于过于复杂的函数来讲，及时我们声明了inline，编译器也会调用执行。所以，对于一些“小巧”的函数，我们尽量设计为内联函数。

2.2 隐藏的“this”

//程序2.2

inline complex& complex::operator += (const complex& r)

{

    return __doapl (this, r);

}

操作符重载作为C++的特点之一，有令别的语言羡慕之处，当然也有些难以理解。

实际上，这个函数的参数还有一个隐藏的this，这个this就是函数调用者。

2.3 不能为reference的返回值

//程序2.3

inline complex operator + (const complex& x, const complex& y)

{

    return complex (real (x) + real (y), imag (x) + imag (y));

}

inline complex operator + (const complex& x, double y)

{

    return complex (real (x) + y, imag (x));

}

inline complex operator + (double x, const complex& y)

{

    return complex (x + real (y), imag (y));

}

注意，这里函数的返回值不能返回reference，这其实是使用临时对象（typename ()），在函数体内定义变量，然后把这个变量的引用传递出去，函数结束后变量本体死亡，传出去的引用既没有意义了。

2.4 非成员函数的操作符重载

//程序2.4

ostream& operator << (ostream& os, const complex& x)

{

    return os << ' (' << real (x) << "," << imag (x) << ')';

}

下面讲一下为什么有的操作符重载函数定义成非成员函数？

我们知道，操作符重载只作用在左边的操作数上，试想一下，如果把“<<”定义为成员函数，那每次调用岂不是要这样c1 << cout

完整代码

以上就是我在学习过程中特别注意的地方，下面给出complex类完整代码，只不过多了几种操作运算，大体思路完全一致。