C++ Primer 学习笔记_104_特殊工具与技术 --嵌套类

特殊工具与技术

--嵌套类

能够在还有一个类内部(与后面所讲述的局部类不同,嵌套类是在类内部)定义一个类，这种类是嵌套类，也称为嵌套类型。嵌套类最经常使用于定义运行类.

嵌套类是独立的类，基本上与它们的外围类不相关，因此，外围类和嵌套类的对象是互相独立的。嵌套类型的对象不具备外围类所定义的成员，相同，外围类的成员也不具备嵌套类所定义的成员。

嵌套类的名字在其外围类的作用域中可见，但在其它类作用域或定义外围类的作用域中不可见。嵌套类的名字将不会与还有一作用域中声明的名字冲突

嵌套类能够具有与非嵌套类相同种类的成员。像不论什么其它类一样，嵌套类使用訪问标号控制对自己成员的訪问。成员能够声明为 public、private 或 protected。外围类对嵌套类的成员没有特殊訪问权，并且嵌套类对其外围类的成员也没有特殊訪问权。

嵌套类定义了其外围类中的一个类型成员。像不论什么其它成员一样，外围类决定对这个类型的訪问。

嵌套类的实现

[实例]

将 QueueItem 类设为 Queue 类的 private 成员，那样，Queue 类（及其友元）能够使用 QueueItem，但 QueueItem 类类型对普通用户代码不可见。一旦 QueueItem 类本身为 private，我们就能够使其成员为 public 成员--仅仅有 Queue 或 Queue 的友元能够訪问 QueueItem 类型，所以不必防止一般程序訪问 QueueItem 成员。通过用保留字 struct 定义 QueueItem 使成员为 public 成员。

新的设计例如以下：

template <typename Type>
class Queue
{
public:
    //...

private:
    struct QueueItem
    {
        QueueItem(const Type &);
        Type item;
        QueueItem *next;
    };

    QueueItem *head;
    QueueItem *tail;
};

1.嵌套在类模板内部的类是模板

由于Queue是模板,因此它的成员也是模板,并且QueueItem的模板形參与其外围类Queue的模板形參相同.

Queue 类的每次实例化用相应于 Type 的适当模板实參产生自己的QueueItem 类。QueueItem 类模板的实例化与外围 Queue 类模板的实例化之间的映射是一对一的。

2.定义嵌套类的成员

在其类外部定义的嵌套类成员，必须定义在定义外围类的同一作用域中。在其类外部定义的嵌套类的成员，不能定义在外围类内部，嵌套类的成员不是外围类的成员。

QueueItem 类的构造函数不是 Queue 类的成员，因此，不能将它定义在Queue 类定义体中的不论什么地方.

template <class Type>
Queue<Type>::QueueItem::QueueItem(const Type &t):
item(t),next(0) {}

由于Queue和QueueItem是模板,因此该构造函数也为模板.

3.在外围类外部定义嵌套类

嵌套类通常支持外围类的实现细节。我们可能希望防止外围类的用户看见嵌套类的实现代码。

比如，我们可能希望将 QueueItem 类的定义放在它自己的文件里，我们能够在 Queue 类及其成员的实现文件里包括这个文件。正如能够在类定义体外部定义嵌套类的成员一样，我们也能够在外围类定义体的外部定义整个嵌套类：

template <typename Type>
class Queue
{
public:
    //...

private:
    struct QueueItem;

    QueueItem *head;
    QueueItem *tail;
};

template <class Type>
struct Queue<Type>::QueueItem
{
    QueueItem(const Type &t):item(t),next(0) {}

    Type item;
    QueueItem *next;
};

注意,我们必须在Queue类体内部声明QueueItem类.

[小心]

在看到在类定义体外部定义的嵌套类的实际定义之前，该类是不全然类型,应用全部使用不全然类型的常规限制。

4.嵌套类静态成员定义

假设QueueItem类声明了一个静态成员,它的定义也须要放在外层作用域中,假定QueueItem有一个静态成员:

template <class Type>
int Queue<Type>::QueueItem::static_mem = 1024;

5.使用外围类的成员

外围作用域的对象与其嵌套类型的对象之间没有联系

template <typename Type>
void Queue<Type>::pop()
{
    QueueItem *q = head;
    head = head -> next;
    delete q;
}

Queue 类型的对象没有名为 item 或 next 成员。Queue 类的函数成员能够使用 head 和 tail 成员（它们是指向 QueueItem 对象的指针）来获取那些QueueItem 成员。

6.使用静态成员或其它类型的成员

嵌套类能够直接引用外围类的静态成员,类型名和枚举成员[同后面所讲的局部类].然而,引用外围类作用域之外的类型名或静态成员,须要作用域确定操作符.

7.嵌套模板的实例化

实例化外围类模板的时候，不会自己主动实例化类模板的嵌套类。像不论什么成员函数一样，仅仅有当在须要完整类类型的情况下使用嵌套类本身的时候，才会实例化嵌套类。比如，像

Queue<int> qi; 

这种定义，用 int 类型实例化了 Queue 模板，但没有实例化QueueItem<int> 类型。成员 head 和 tail 是指向 QueueItem<int> 指针，这里不须要实例化 QueueItem<int> 来定义那个类的指针。

仅仅有在使用 QueueItem<int> 的时候--仅仅有当 Queue<int> 类的成员函数中对 head 和 tail 解引用的时候，才实例化 QueueItem<int> 类。

嵌套类作用域中的名字查找

当处理类成员声明的时候,所用的名字必须在使用之前出现;当处理定义的时候,整个嵌套类和外围类均在作用域中.

class Outer
{
public:
    struct Inner
    {
        void process(const Outer &);    //OK
        Inner2 val;     //Error
    };
    struct Inner2
    {
    public:
        Inner2(int i = 0):val(i) {}

        void process(const Outer &out)  //OK
        {
            out.handle();
        }

    private:
        int val;
    };

    void handle() const;
};

[说明]

编译器首先处理 Outer 类成员的声明 Outer::Inner 和 Outer::Inner2。将名字 Outer 作为 Inner::process 形參的使用被绑定到外围类，在看到process 的声明时，那个类仍是不完整的，但形參是一个引用，所以这个使用是正确的。

数据成员 Inner::val 的声明是错误的，还没有看到 Inner2 类型。

Inner2 中的声明看来没有问题--它们大多仅仅使用内置类型 int。唯一的例外是成员函数 process，它的形參确定为不全然类型 Outer。由于其形參是一个引用，所以 Outer 为不全然类型是无关紧要的。

直到看到了外围类中的其余声明之后，编译器才处理构造函数和 process 成员的定义。对 Outer 类声明的完毕将函数 handle 的声明放在作用域中。

当编译器查找 Inner2 类中的定义所用的名字时，Inner2 类和 Outer 类中的全部名字都在作用域中。val 的使用（出如今 val 的声明之前）是正确的：将该引用绑定到 Inner2 类中的数据成员[不大理解这一段是什么意思%>_<%]。相同，Inner2::process 成员函数体中对 Outer 类的 handle 的使用也正确，当编译 Inner2 类的成员的时候，整个 Outer 类在作用域中。

使用作用域操作符控制名字查找

能够使用作用域操作符訪问handle的全局版本号:

        void process(const Outer &out)
        {
            ::hadle(out);
        }