类和对象及其封装性.ppt

第三章 类和对象及其封装性 本章要点 1 类的定义及其类对象的封装性 2 类成员函数的定义 3 类对象的定义和使用 4 类的构造函数和析构函数 5 类对象的动态创建和释放 6 类对象的赋值与复制 7 与类对象有关的指针 8 类的静态成员 9 类对象成员、类对象数组和类对象参数 10 友元（友元函数、友元成员和友元类） 11 类的只读成员函数定义 3.1 类的定义及其类对象的封装性 无论采用哪种程序设计范型所设计的程序都是由数 据处理这些数据的操作组成的。程序的运行就是按照 特定的结构和流程将操作施加在相应的数据上，完成 程序需要实现的功能。 在传统设计范型中，数据是使用语言所提供的简单 数据类型和构造数据类型（例如 C 语言中的结构类型 struct）定义生成的；而操作是通过过程或函数的形式 定义提供的。 在面向对象设计范型中，使用了数据抽象的概念， 即数据总是与允许施加它们的操作绑定在一起的。这 就要求编程语言能够提供符合数据抽象的预定义数据 类型，特别需要提供能构造符合数据抽象用户自定义 类型的构造数据类型（例如 C+ 和 Java 语言中的类类 型 class）。程序中的数据和操作都是由按数据抽象封 装起来的对象提供的。 3.1.1 C+ 的类类型定义 在 C+ 中，用户可以使用类类型关键字 class 定义自 己的抽象数据类型。这种定义方法和形式与使用结构 体类型关键字 struct 定义数据结构类型十分相似。例 如，可以用 struct 定义描述学生基本信息的数据结构类 型 Student： struct Student int num; char name20; char sex; ; 同样，可以用 class 定义描述学生基本信息和基本操 作的数据类型 Student： class Student int num; char name20; char sex; public: void display() cout 成员名; 其中成员名必须是指针所指对象的所属类的公有数 据成员名或公有成员函数名。例如： class point int x, y; public: setpoint(int vx, int vy) x = vx; y = vy; ; void fun() point *p=new point;/ p 指向动态创建的 point 对 象 p-setpoint(10, 10); / 给 p 所指对象的坐标 x, y 赋值 . 3 通过对象的引用访问对象成员 一般形式：对象引用名.成员名; 其中成员名必须是对象引用名所引用对象的所属类 的公有数据成员名或公有成员函数名。例如： class point int x, y; public: setpoint(int vx, int vy) x = vx; y = vy; ; void fun() point pt, / p 引用 point 对象 pt p.setpoint(10, 10); / 给 p 引用的对象的坐标 x, y 赋值 . 3.3.4 成员名解析 由于类成员作用域在该类定义体所限定的边界内， 因此，不同类中具有同名的成员是不会产生二义性。 例如： class realSet/ 定义一个实数集合类 public: void print(); ; class intSet/ 定义一个整数集合类 public: void print(); ; void fun() intSet is; realSet rs; is.print();/ 调用 intSet 类中的 print() 函数 rs.print();/ 调用 realSet 类中的 print() 函数 显然不会引起二义性错误。返回 3.4 构造函数 使用类定义对象时，需要一种操作，使所定义的对 象与类的定义域相关。实现这一操作的成员函数称为 构造函数，该函数要完成的操作包括： 依据类数据成员的个数和类型为对象分配内存； 根据需要为对象的数据成员进行必要的初始化。 构造函数是类必须拥有的特殊成员函数，该函数从 定义形式到使用场合和方法上都与一般成员函数有所 区别，这些差异表现在以下几个方面： 构造函数名必须与类名相同，否则编译器将会把它 当作一般成员函数对待。例如： class Student public: Student(); ; Student:Student() 构造函数没有返回值，因此，声明和定义构造函数 时都不能说明它的返回类型； 构造函数的功能是将对象初始化，因此构造函数一 般只对数据成员进行初始化和必要的辅助操作，而 不提倡做与初始化无关的操作。 系统总会为类提供一个隐含的缺省构造函数。该构 造函数实际上是一个空定义体函数，因此只能为对 象分配空间而不能为数据成员进行初始化。 在大多数情况下，数据成员的初始化操作是十分必 要的，因此通常需要显式定义构造函数。构造函数 一旦显式定义，缺省构造函数将被覆盖。 在程序运行过程中，类对象是在进入其作用域时才 被创建的。也就是说，此时类对象的构造函数被调 用。 构造函数在类对象创建时由系统自动执行，不需要 用户调用，也不能由用户调用。例如： Student stud1;/ 系统调用构造函数创建 stud1 stud1.Student();/ 企图用一般成员函数的调用方法 / 调用构造函数，因此是错误的。 不能为构造函数定义函数指针，也不能获取构造函 数的调用地址。 基类的构造函数不能被派生类继承。 构造函数不能声明为虚函数。 例例3-13-1 定义一个整数队列类，使用由系统隐含提供的缺 省构造函数创建整数队列，并测试队列功能。 1 问题分析 用例分析 类图描述 向队列中 装入整数 从队列中 取出整数 用户 qurue -q2*:int -head:int -tail:int +qput(in i:int) +qget():int 2 详细设计 类设计 qurue 类 类定义 class queue int q100;/ 队列空间 int head, tail;/ 队列头、尾指示 public: void qput(int i); / 队列插入操作 int qget();/ 队列取出操作 ; 算法描述 成员函数 qput 的 N-S 流程图： 成员函数 qget 的 N-S 流程图： tail=100 head = 0; 类对象创建和使用 main 函数的 N-S 流程图： 使用 queue 类创建实例 a, b 向队列实例 a, b 中分别插入： 10，20 和 20，19 从队列实例 a, b 中分别顺序 取出数据，并显示 3.4.1 参数化的构造函数 与其他成员函数一样，构造函数也可以有参数。通 过这些参数为类对象的数据成员传递初值。例如： class point int x,y; public: point(int vx, int vy);/ 声明带参数的构造 函数 void offset(int ax, int ay); ; point:point(int vx, int vy) x = vx;/ 用传递来的实参对 x,y 赋 初值 y = vy; main() point p(10,20);/ 定义对象，并传递初值 / 注意，不要将使用参数创建类对象的代码写成： point p = point(10, 20); 3.4.2 构造函数的重载 在一个类中允许定义多个参数不同构造函数，即构 造函数重载。这样就为在不同情况下创建对象的特定 初始化需要提供了实现手段。也就是说，在类对象定 义时，编译器可以依据创建对象所需要的参数差异确 定调用构造函数的哪一个版本来创建类对象。 例例3-1-13-1-1 定义一个有两个构造函数的类，并使用不同构 造函数定义对象。 3.4.3 使用缺省参数值的构造函数 与其他函数一样，构造函数的参数也可以具有缺省 值，表示类对象的某些属性在大多数情况下是预先可 以确定的缺省状态，例如计数器的初值一般为 “0”、战 士的性别多数为 “男”、大学教师的学位一般为 “硕士” 等。构造函数的缺省参数值的定义和使用规则与其他 带缺省参数值的函数相同。 例例3-1-23-1-2 描述了如何声明，定义和使用带有缺省参数值 的类构造函数。 归纳构造函数使用缺省参数值的编程要点是： 指定缺省参数值只能在构造函数的声明中，而不能 出现在构造函数定义的首部。构造函数定义在类定 义体中的情况除外。 函数声明中的参数可以省略参数名，此时指定缺省 参数值的格式为：类型名 = 缺省值。例如： Box(int = 10, int = 10, int = 10); 如果构造函数的全部参数都指定了缺省值，应该避 免再定义一个无参数的构造函数。因为在定义构造 函数时，编译器会认为可能是重复定义。例如： Box(); Box(int = 10, int = 10, int = 10); 更重要的是定义类对象时，遇到如下情况： Box box1; 编译器无法确定调用哪一个构造函数版本来创建类 对象。 如果构造函数的全部参数都指定了缺省值，就容易 在重载构造函数时造成二义性。例如： Box(int = 10, int = 10, int = 10); Box(); Box(int, int); 因此，应避免全部参数都指定了缺省值。例如： Box(); Box(int, int = 10, int = 10); Box(int, int); 3.4.4 用参数初始化表对数据成员初始化 所谓参数初始化是指系统在为类对象的各个数据成 员分配内存空间的同时能按照用户通过参数指定的值 为数据成员赋值，而不是在各个数据成员的内存空间 分配完成后，再对它们进行赋值。这就需要通过一种 语法格式，即参数初始化表，使编译器能按照上述要 求实现对类对象的各个数据成员的初始化。构造函数 参数初始化表的一般形式为： : 基类初始化列表,属性初始化列表 其中基类初始化列表只有在派生类的构造函数初始化 表才会存在，这一部分将在第五章中介绍。属性初始 化列表由若干个属性初始化项组成，项间用 “,” 隔开 ： 属性初始化项1, 属性初始化项2, 属性初始化项n 每个属性初始化项的一般格式为： 属性名(参数列表) 不难看出，属性初始化项的含义是调用相应的属性类 的具有参数的构造函数用于属性对象的创建和赋初值 操作。 这从另一个角度告诉我们，一个构造函数的定义中 没有出现初始化表意味着使用了隐含的初始化表，该 表的功能是分别调用了相应类的无参数（或有缺省参 数值）构造函数完成类对象的基类部分和各个属性对 象创建和赋初值。 例例3-1-33-1-3 是将例3-1-1中的类构造函数改写为使用参数初 始化表实现类对象各数据成员的初始化。 虽然两个实例中对类对象的数据成员初始化的结果 是完全相同的，但两种初始化方法对数据成员的赋值 的时间和方法是完全不同的。 在构造函数定义中使用初始化表另一个非常重要的 原因就是对于类对象的常数据成员、引用数据成员的 初始化就必须在创建的同时进行赋值操作，而不能在 函数体中进行赋值。例如： class A public: A(int i); const int/ 常引用数据成员 private: const int a;/ 常数据成员 ; A:A(int i) : a(i), ref(a) 3.4.5 拷贝构造函数 拷贝构造函数是一个特定的构造函数。该构造函数 与其他构造函数在形式上的差别仅在于函数的参数必 须是同类型对象的常引用。拷贝构造函数的原型格式 如下： 类型名(const 类型名 拷贝构造函数的功能是创建一个新对象，并将参数 所引用对象的各个数据成员值复制到新对象的对应的 数据成员域中。 系统会为每个类缺省定义一个拷贝构造函数，也允 许用户定义一个拷贝构造函数，用以取代缺省的拷贝 构造函数。一般情况下，使用系统定义的缺省拷贝构 造函数就可以满足类对象的复制操作，但在有些情况 下，用户必须定义自己的拷贝构造函数。例如： class string int length; char *str;/ 指针数据成员 public: string(int len); ; string:string(int len) length = len; str = new charlen + 1; / 指针数据成员指向动态分配的内存空间 main() string s1(10);/ 创建一个 string 对象 s1 string s2(s1);/ 复制 s1 到新 string 对象 s2 在这种情况下，s1 和 s2 的指针数据成员 str 指向了 同一内存空间，使得通过 str 对该内存空间的任何操作 都不能保持应有的独立性。更严重的是当 s1 和 s2 之 中有一个被撤消时，在堆中分配的内存空间被撤消回 收，使得另一个 string 对象的指针数据成员 str 成为无 效指针，任何通过该指针的操作均为非法操作，会导 致严重的运行错误。造成这一问题的原因是系统提供 的缺省拷贝构造函数不能复制 string 对象。因此，在 这 种情况下必须定义自己的拷贝构造函数： length str s1 length str s2 string:string(const string str = new charlength + 1; strcpy(str, s.str); Java 没有 C+ 那种含义的指针，也没有拷贝构造函 数。同时，对象的撤消是由垃圾收集器完成的，因此 也不会产生像 C+ 中那样的问题。当然在 Java 中也可 以用赋值运算符 “=” 来进行对象赋值，但是，这并不 意味着一个简单赋值操作所具有的直觉含义。例如： class User public string name; class Test public static void main(String args) User u1 = new User(“ariel”, 112); System.out.println();/ ariel User u2 = u1; = “muriel”; System.out.println();/ muriel 显然，这里的 u2 = u1 只是对对象引用的复制。由于 u1 和 u2 引用同一个 User 对象，所以才会导致修改 实际上等价于 对 的修改（这与 C+ 中两个指针指向同一个对象的情况类似）。如果要完 成直觉意义上的复制，就必须通过实现 User 类的克隆 接口 Cloneable 后，调用逐字节复制的克隆函数 clone() 完成。例如： class User implements Cloneable public string name; class Test public static void main(String args) User u1 = new User (“ariel”, 112); System.out.println ();/ ariel User u2 = (User)u1.clone(); = “muriel”; System.out.println ();/ ariel 3.5 析构函数 对象撤消时，也需要一种操作，使被撤消的对象从 程序的数据区中合法消失。实现这一操作的成员函数 称为析构函数，该函数要完成的操作包括： 回收被撤消对象数据成员所占用的内存； 根据需要完成回收被撤消对象数据成员所占内存之 前的必要操作。 析构函数也是类必须拥有的特殊成员函数，该函数 从定义形式到使用场合和方法上都与构造函数相似， 主要特点表现在以下几个方面： 析构函数名必须是类名加字符 “” 前缀，否则编译 器将会把它当作一般成员函数对待。例如： class Student public: Student(); ; Student:Student() 析构函数没有返回值，因此，声明和定义析构函数 时都不能说明它的返回类型； 系统总会为类提供一个隐含的缺省析构函数。该析 构函数实际上是一个空定义体函数，因此只能撤消 回收对象所占用的空间。 如果在对象被撤消之前无须做必要的预处理操作， 则可以放心使用缺省析构函数。但在有些情况下， 则必须定义自己析构函数。析构函数一旦显式定义 ，缺省析构函数将被覆盖。例如： class string int length; char *contents; public: string(char *s);/ 声明构造函数 string();/ 声明析构函数 ; 类 string 的对象在撤消之前需要先检查指针类型属性 contents 是否指向有效的内存空间，如果是，则应回收 所占用的内存空间。因此，必须重新定义析构函数， 取代系统隐含定义的缺省析构函数。 string 类的构造函 数和析构函数的操作可以按如下定义： string:string(char *s)/ 定义构造函数 if(s) length = strlen(s); contents = new charlength + 1;/ 分配存储 strcpy(contents, s);/ 字串赋值 else length = 0; contents = 0;/ 设置指针数据成员为空 string:string()/ 定义析构函数 if(contents) delete contents;/ 释放 contents 指向的内存 空间 在程序运行过程中，类对象是在退出其作用域时才 被析构的。也就是说，此时类对象的析构函数被调 用。 析构函数在类对象撤消时由系统自动执行，不需要 用户调用，也不能由用户直接调用。 不能为析构函数定义函数指针，也不能获取析构函 数的调用地址。 基类的析构函数不能被派生类继承。 析构函数可以声明为虚函数，并且提倡声明为虚函 数（详细原因在第六章 运行多态性中讲述）。 返回 3.6 对象的动态创建和释放 与预定义类型一样，自定义类型也可以使用运算符 new 动态创建对象和使用运算符 delete 撤消类对象。 例例3-23-2 描述了动态创建、撤消和使用 point 类对象。 注意： 1 使用无参数或具有缺省参数值的构造函数动态创建 类对象（即创建对象时不传递初始值）的格式为： new 类型名; 例如， point *p = new point; 而不应写成： new 类型名(); 例如， point *p = new point(); 上述格式与动态创建系统预定义类型变量的格式完 全一致（预定义类型无缺省初始值）。例如： int *p = new int; 2 使用有参数的构造函数动态创建类对象（即创建对 象时传递初始值）的格式为： new 类型名(初始值); 例如，point *p = new point(10,20); 上述格式与动态创建系统预定义类型变量并传递初 始值的格式完全一致。例如： int *p = new int(10); 例例3-33-3 通过构造函数对对象数组进行初始化。 对象数组初始化的方法一般有两种： 1 使用缺省构造函数创建对象数组后，调用一个专门 用于初始化的成员函数对数组中的每个对象分别进 行初始化。该方法虽然必须分两步完成对象数组的 创建和初始化，但可以将对象数组中的元素初始化 为任意值。 2 定义一个带缺省值参数的构造函数。使得在创建对 象数组的同时，由构造函数的缺省参数值完成数组 中的每个对象对象的初始化。使用该方法创建和初 始化对象数组简单、方便，但只能将对象数组中的 每个元素初始化为固定的缺省值。返回 3.7 对象的赋值与复制 1 对象的赋值 对象的赋值只能发生在同类型对象之间的，这与系 统预定义类型变量的赋值是一致的。对象赋值的一 般格式为： 对象名1 = 对象名2; 赋值操作是由赋值运算符 “=” 完成的，该运算符（ 函 数）的功能是将对象名2 所指示对象的各个数据成员 值依次传递给对象名1 所指示对象的各个数据成员， 使对象1 与对象2 完全相同。 系统会为每一个自定义类型自动添加一个隐含的缺 省赋值运算符，因此一般的自定义类型不必显式定 义赋值运算符。但如果类定义中包含有指针类属性 （3.4.5 拷贝构造函数中已经讨论这种情况），则必 须显式定义赋值运算符用于取代隐含的缺省赋值运 算符。如何定义赋值运算符将在第五章中讨论。 例例3-2-13-2-1 描述了使用缺省赋值运算符完成对象的赋值 操作。 2 对象的复制 对象的复制是指按照一个已经存在的对象创建一个 与该对象完全相同的新对象。显然对象的复制操作 是由类的拷贝构造函数完成的，复制一个已有对象 的一般形式为： 类型名 对象2(对象1); 例如，Box box2(box1); 在 C+ 中上述复制也适用于预定义类型，即每个预 定义类型都有一个隐含的拷贝构造函数。 例如，int a(10), b(a); C+ 还提供了另外一种方便用户的复制表达式，即 用赋值运算符代替括号调用类的拷贝构造函数： 类型名 对象2 = 对象1; 例如，Box box2 = box1; 显然，这种复制形式与预定义类型变量赋值定义形 式是一致的。 例如，int a = 10, b = a; 程序中需要对象复制操作的情况有三种： 用户需要定义与已有对象完全一致的新对象。 函数调用时，系统需要复制被传递的实参对象。 函数返回时，系统会复制被返回的操作结果。返回 3.8 与对象有关的指针 指针变量可以用于指向任何预定义类型变量，当然 也可以指向自定义类型对象。不仅如此，指针变量还 可以指向对象的类成员。 1 指向对象的指针 定义指向对象的指针变量的一般形式： 类型名 *对象指针名;例如，Box *pt; 显然，这与定义预定义类型指针的形式是完全一致 的。同样，指针的使用形式也是相同的。例如： pt = new Box; pt-volume();/ 与 (*pt).volume(); 等价 2 指向对象成员的指针 对象的成员有数据成员和成员函数两种，因此指向 对象成员的指针也有两种。 指向数据成员的指针 定义指向数据成员的指针变量的一般形式： 类型名 *指针变量名; 显然，这与定义预定义类型指针是完全一致的。 同样，指针的使用形式也是相同的。例如： class Time public: int hour, minute, sec; void show(); ; void Time:show() cout *成员函数指针)(实参列表); 例如，Time *pt = (pt-*pf)(); 3 this 指针 this 指针是类成员函数拥有的一个隐含指针，它指向 该成员函数被调用时，操作所施加的类对象地址， 实现不同对象的相同行为的表现差异。如图所示： 成员函数 this 数据成员 类对象1 数据成员 类对象2 数据成员 类对象n 成员函数通过 this 指针可以访问所指对象中的类成 员，数据成员的访问格式可写为： this-数据成员名 成员函数的访问格式可写成： this-成员函数名(参数列表) 例如： class exth int i; public: void load(int val) this-i = val; / 与 i = val; 等价 int get() return this-i; / 与 return i; 等价 ; void main() exth obj; obj.load(100); cout x = x; this-y = y; 当然，这种问题也可以用如下方法解决： point:point(int x, int y) point:x = x; point:y = y; 为了进一步了解成员函数被调用时 this 指针是如何 在 “幕后” 工作的，我们再来分析一段程序： class abc private: char a; int b; public: void init(char ma, int mb) a = ma; b = mb; ; int main() abc ob; ob.init(x, 12); return 0; 分析：在 main() 中，abc 类成员函数 init 通过类对象 ob 被调用的： ob.init(x, 12); C+ 是如何使 this 指针指向对象 ob 的呢？编译器在 编译过程中对上述语句经过如下的转换： 首先将成员运算符“.”之前的对象 ob 的地址作为 实参传给函数 init，则语句变为： init( 虽然成员函数 init 的原型中没有相应的形参，但 程序编译时，编译器将该函数的原型和定义隐含 转换成以下形式： init(abc* this, char ma, int mb) this-a = ma; this-b = mb; 显然，该成员函数被调用时，第一个形参应是调 用该成员函数的对象地址，因此当对象 ob 调用 成员函数 init 时，形参 this = 例如本例中为 Student:count 提供初始化定义语句： int Student:count = 0； 如果只定义不赋初值，则被缺省设置为零。 注意，对于类的常静态（static const）数据成员， 也 需要和一般静态数据成员一样在类外初始化。 静态数据成员与其他静态变量一样，是在编译时创 建并被初始化的。它在该类的任何对象被建立之前 就存在，因此它可以在程序中不依赖对象被访问。 C+ 使用静态数据成员的一个主要原因是可以避免 使用全局变量。使用全局变量的类都是违反面向对 象的程序设计的封装原则的。 Java 中静态数据成员的声明、定义和用途与 C+ 中 的静态数据成员基本一致。但应注意表示上的不同， 例如，通过类名访问的表示为：Student.count 而不是 Student:count；类的常静态数据成员的声明关键字是 “static final”。 3.9.2 静态成员函数 静态成员函数的特点： 首先静态成员函数是类成员，因此它不能像类外函 数那样直接使用函数名被调用。调用静态成员函数 的形式有三种： 类名:函数 对象名.函数（对象名.类名:函数） 对象指针-函数（对象名-类名:函数） 不难看出，后两种形式中用于指明对象的“对象名.” 和 “对象指针-” 实际上是多余的，因此推荐使用第 一种形式。 其次静态成员函数是一个特殊的成员函数，它的调 用不依赖于任何一个特定的对象，因此静态成员函 数中没有隐含的 this 指针。所以试图让一个静态函 数去访问一个类中非静态数据成员是非常不方便 的，因为非静态数据成员总是属于一个特定的对 象，而要使函数的操作施加于特定对象必须借助 this 指针。一般而言，静态成员函数基本上只访问 静态数据成员。 例例3-53-5 中的描述了静态成员函数的用途、定义方法和调 用方法。 使用静态成员函数的几点说明： 静态成员函数可以在类内定义，也可以在类外定 义。如果在类外定义，只需要在类内将成员函数声 明为 static，而类外定义不必再用关键字 static。 编译系统将静态成员函数限定为内部链接，也就是 说，在编译链接的多个源文件中使用同名静态函数 不会发生冲突，维护了静态函数使用安全性，这也 是使用静态成员函数的一个原因。 使用静态成员函数的另一个原因是可以用它在建立 任何对象之前处理静态数据成员，实现建立任何对 象都需要的预操作。这是非静态成员函数所不能实 现的功能。 一般而言，静态成员函数不访问类的非静态成员。 若确实需要访问某个对象的非静态数据成员，则静 态成员函数只能通过参数提供要访问的对象名或对 象指针或对象引用。例如，如果要将例3-5 中的 display 函数定义为静态成员函数，则应将要访问的 对象引用作为参数： static void display(small_cat 在例3-12中： void settoreal(intset *set1, realset *set2) set2-card = set1-card; for(int i = 0; i card; i+) set2-elemsi = (double)set1-elemsi; 不难看出采用友元函数将大大地提高了转换效率。 虽然两个集合类 print 函数的操作类同，但无法通过 友元实现代码共享，而需要通过继承机制和模板来 实现。 3.13.3 友元成员函数 在一个类的定义中使用关键字 friend 说明的另一个 类的成员函数是所定义类的友元。这可以使两个类通 过这种方式相互直接访问、完成某一特定任务。 分析例3-12中的友元函数 settoreal,不难看出,集合之 间的转换操作使用友元成员函数来实现更为合理，即 不但可以将成员函数 intset:settoreal 声明为 realset 的友 元，实现整数集合转换为实数集合的操作；还可以定 义另一个成员函数 intset:settoint，也声明为 realset 的友 元，实现实数集合转换为整数集合的操作。使用友元 成员函数对封装性的消弱较少。 例例3-133-13 描述了如何实现这两个友元成员函数以及应用 它们结果。 3.13.4 友元类 在一个类的定义中使用关键字 friend 说明的另一个 类是所定义类的友元。友元类中的所有公有成员函数 都成为所定义类的友元。 当一个类的大部分或所有的成员函数都需要直接访 问该类的某个数据成员类的私有成员时，则将该类声 明为其需要直接访问的数据成员类的友元是最好的解 决方法。 例例3-143-14 实现的是链表堆栈的压入和弹出。 为此需要定义两个类，一个是结点类 node ，它包含值 和指针两个私有数据成员；另一个是堆栈类 stack，它 的数据成员为 node 类的堆栈头指针。stack 类的所有 操 作都是建立在对 node 类数据成员访问之上的，因此， 将 stack 类声明为 node 类的友元类是合理而有效的。 3.13.5 应用举例（例3-15） 设计一个应用程序能将一组整数数据按照升序顺序 存放在一个顺序表中，并要求能以该顺序表为依据生 成一棵二叉树。 1 问题分析 二叉树实际上与一个有序序列相对应。构造一棵二 叉树，其结点是按照左小右大的原则逐个插入的。 为此，需要定义一个二叉树类和有序序列类。在二 叉树类中包含了一个从有序序列转换生成二叉树的 成员函数。显然，该函数需要逐个访问有序序列中 元素（私有成员）。考虑到访问的效率和方便，应 该将该成员函数声明为有序序列类的友元。返回 3.14 类的只读成员函数定义 对于预定义类型的常量，编译器能够自动判别哪些 操作能施加于这些常量。例如，对于加、减、乘、除 等操作，常量可以作为任何一个操作数使用；而对于 赋值操作，常量是不允许作为左操作数使用的。 对于自定义类型的常对象，要使编译器能像判别预 定义类型常量的合法操作那样判别自定义类型常对象 的合法操作，则需要在类定义中声明哪些操作能施加 于该类的常对象，哪些不能施加于该类的常对象。实 现这些声明的方法是在允许施加于常对象的成员函数 原型和函数定义首部添加后缀修饰符 const 。例如： #include class Location public: Location(int x = 0, int y =0); void Move(int x, int y); void Print() const; private: int X, Y; ; Location:Location(int x, int y) : X(x), Y(y) void Location:Move(int x, int y) X = x; Y = y; void Location:Print() const cout X “