C++之内部类(嵌套类)与外部类及友元
本人能力、精力有限,所言所感都基于自身的实践和有限的阅读、查阅,如有错误,欢迎拍砖,敬请赐教——博客园:钱智慧。
先上代码:
class Outer
{
public:
Outer(){m_outerInt=;}
private:
int m_outerInt;
public:
//内部类定义开始
class Inner
{
public:
Inner(){m_innerInt=;}
private:
int m_innerInt;
public:
void DisplayIn(){cout<<m_innerInt<<endl;}
} ;
//End内部类
public:
void DisplayOut(){cout<<m_outerInt<<endl;}
}; int main()
{
Outer out;
Outer::Inner in;
out.DisplayOut();
in.DisplayIn(); return ;
}
如上面代码所示,这种情况下,外部类与内部类其实联系并不大,外部类无非仅仅限定了内部类类名的作用域范围,完全可以加上Outer限定之后像使用任何其他类一样来使用内部类,Outer于Inner而言仅仅是一种命名空间。
提问:上面代码中,内部类(Inner)成员函数(比如DisplayIn)如何访问外部类(Outer)数据成员呢?
答:问这个问题之前,先要明白一个事实:将来你是在一个Inner实例对象上调用Inner的成员函数的,而所谓的“访问外部类数据成员”这种说法是不合理的,“外部类”及任何类,只是代码而已,是一种说明,从内存的角度来讲,程序运行起来之后,代码存储在代码区,所以应该问“如何访问外部类实例的数据成员”,如此,你得先有一个外部类实例(或者实例的指针),然后才能谈访问。
退一步讲,如果你不管三七二十一,直接在Inner的DisplayIn方法里加上这样一行:
m_outerInt=;
然后你编译、链接也都通过了(事实上这是不可能的),那么,在main函数中:
int main()
{
Outer::Inner in;
in.DisplayIn(); return ;
}
如果这样你都能正常运行,天理何在?DisplayIn中的m_outerInt到底是哪个实例的数据?
所以,为了避免这样荒唐的事情发生,语法层面就已经使得上述不可能发生:连编译都不会通过。
提问:把上面代码中的Inner设置为Outer的友元类之后,能解决问题吗?
答:该提问者都不仅犯了第一个提问者的错误,还误解了友元的含义。
友元举例:
class Inner; class Outer
{
public:
Outer(){m_outerInt=;}
private:
int m_outerInt;
public:
/*//内部类定义开始
class Inner
{
public:
Inner(){m_innerInt=1;}
private:
int m_innerInt;
public:
void DisplayIn(){cout<<m_innerInt<<endl;}
} ;
//End内部类*/
public:
void DisplayOut(){cout<<m_outerInt<<endl;}
friend Inner;
};
class Inner
{
public:
Inner(){m_innerInt=;}
private:
int m_innerInt;
public:
void DisplayIn(){cout<<m_innerInt<<endl;}
//友元影响的函数
void TestFriend(Outer out)
{
cout<<"Good Friend:"<<out.m_outerInt<<endl;
}
} ; int main()
{
Outer out;
out.DisplayOut();
Inner in;
in.DisplayIn();
in.TestFriend(out);
return ;
}
内部类如果想达到友元访问效果(直接通过实例或者实例指针来访问实例的非公有成员),是不需要另外再声明为friend的,原因不言自明:都已经是自己人了。
提问:内部类实例(作为外部类的数据成员)如何访问外部类实例的成员呢?
见如下代码:
#include <iostream>
#define METHOD_PROLOGUE(theClass, localClass) \
theClass* pThis = ((theClass*)((char*)(this) - \
offsetof(theClass, m_x##localClass))); \ using namespace std; class Outer
{
public:
Outer(){m_outerInt=;}
private:
int m_outerInt;
public:
//内部类定义开始
class Inner
{
public:
Inner(){m_innerInt=;}
private:
int m_innerInt;
public:
void DisplayIn(){cout<<m_innerInt<<endl;}
// 在此函数中访问外部类实例数据
void setOut()
{
METHOD_PROLOGUE(Outer,Inner);
pThis->m_outerInt=;
}
} m_xInner;
//End内部类
public:
void DisplayOut(){cout<<m_outerInt<<endl;}
}; int main()
{
Outer out;
out.DisplayOut();
out.m_xInner.setOut();
out.DisplayOut();
return ;
}
看main函数:程序执行完main函数第一句后,内存中便有了一个数据块,它存储着out的数据,而m_xInner也在数据块中,当然,&out和this指针(外部类)都指向该内存块的起始位置,而内部类代码中的this指针当然就指向m_xInner的起始内存了,offsetof(theClass, m_x##localClass)获得的便是m_xInner在该内存块中与该内存块起始地址(这正是out的地址)的距离(偏移),即内部类this-外部类this的差值(以字节为单位)这样,用内部类this减去其自身的偏移,便可得到pThis。有了out的地址,基本上可以对其为所欲为了,至于为何要有char*强转,可以go to definition of offsetof,可以看到其实现中有个关于char的转换。
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