白话C++系列（11）-- 对象数组、对象成员
2016-04-24 21:59 Keiven_LY 阅读(6803) 评论(0) 编辑 收藏 举报C++远征之封装篇（下）
对象数组
前面课程我们已经学会了如何实例化一个对象，只有实例化对象后，才能通过这个对象去访问对象的数据成员和成员函数。但是在很多场合下，一个对象是远远不够用的，往往需要一组对象。比如，我们想表示一个班级的学生，并且假设这个班级有50个学生。果我们还是像以前一样，简单的使用对象的实例化的话，就需要定义50个变量来表示这50个学生，显然这样做是很麻烦很愚蠢的。这时，我们就需要通过一个数组来表达这一个班的学生。还有，如果我们去定义一个坐标，那么这一个坐标只能代表一个点，但是，如果我们想去定义一个矩形的话，就需要定义4个点，然后这4个点的连线形成一个矩形，那么这4个点也可以定义成一个数组。说到这里，想必大家应该知道，今天的重点就是对象数组。
接下来我们看下面这个例子。
在这里我们定义了一个坐标类（Coordinate），并且定义了其两个数据成员（一个表示横坐标，一个表示纵坐标）。我们在使用的过程中，首先是在栈中实例化了一个对象数组，每个数组元素就是一个坐标的对象，并且均可以访问对象的数据成员（如上，我们给对象数组的第2个元素的横坐标赋值为10）；其次我们又在堆上实例化了一个对象数组，同样，每个数组元素均可以访问对象的数据成员（如上，我们给对象数组的第1个元素的纵坐标赋值为20）。记住，在堆上实例化对象数组后，使用完毕，需要将申请的内存释放掉（用delete []p），最后还要赋值为空（NULL）。
接下来看看在内存中是如何存储的（如下）。
对象数组代码实践
题目描述：
定义一个坐标（Coordinate）类，其数据成员包含横坐标和纵坐标，分别从栈和堆中实例化长度为3的对象数组，给数组中的元素分别赋值，最后遍历两个数组。
程序框架如下：
头文件（Coordinate.h）
class Coordinate { public: Coordinate(); ~Coordinate (); public: int m_iX; int m_iY; };
源程序：
#include<iostream> #include<stdlib.h> #include"Coordinate.h" using namespace std; /* 对象数组 /* 要求 1. 定义Coordiante类 2. 数据成员：m_iX、m_iY 3. 分别从栈和堆中实例化长度为3的对象数组 4. 给数组中的元素分别赋值 5. 遍历两个数组 /* *****************************************/ Coordinate::Coordinate() { cout <<"Coordinate()"<<endl; } Coordinate::~Coordinate () { cout <<"~Coordinate()"<< endl; } int main() { Coordinate coor[3]; //从栈上实例化对象数组 coor[0].m_iX =3; coor[0].m_iY =5; Coordinate *p =new Coordinate[3]; p->m_iX = 7; //直接写p的话，就说明是第一个元素 p[0].m_iY =9; //等价于 p->m_iY = 9 p++; //将指针后移一个位置，指向第2个元素 p->m_iX = 11; p[0].m_iY = 13; //这里p指向的是第二个元素，p[0]就是当前元素，等价于p->m_iY = 13 p[1].m_iX = 15;//第3个元素的横坐标 p++; ////将指针后移一个位置，指向第3个元素 p[0].m_iY = 17;//这里p指向的是第三个元素，p[0]就是当前元素，等价于p->m_iY = 17 for(int i = 0; i < 3; i++) { cout <<"coor_X: "<< coor[i].m_iX <<endl; cout <<"coor_Y: "<< coor[i].m_iY <<endl; } for(int j = 0; j < 3; j++) { //如果上面p没有经过++操作，就可以按下面来轮询 //cout <<"p_X: " << p[i].m_iX <<endl; //cout <<"p_Y: " << p[i].m_iY <<endl; //但是，上面我们对p做了两次++操作，实际p已经指向了第3个元素，应如下操作 cout <<"p_X: "<< p->m_iX <<endl; cout <<"p_Y: "<< p->m_iY <<endl; p--; } //经过了三次循环后，p指向了一个非法内存，不能直接就delete，而应该让p再指向我们申请的一个元素的，如下 p++; //这样p就指向了我们申请的内存 delete []p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
运行结果：
从运行结果来看，首先看到的是打印出六行“Coordinatre()”，这是因为分别从栈实例化了长度为3的对象数组和从堆实例化了长度为3的对象数组，每实例化一个对象就要调用一次默认构造函数。
最后只打印出三行“~Coordinate()”,那是不是只是从堆上实例化的对象销毁时调用了析构函数，而从栈实例化的对象销毁时，没有调用析构函数呢？
非也，从栈实例化的对象在销毁时，系统自动回收内存，即自动调用析构函数，只是当我们按照提示“请按任意键结束”，按下任何键后，屏幕会闪一下，就在这闪的过程中，会出现三行“~Coordinate()”的字样，只是我们不容易看到而已。
对象成员
前面我们讲到的类都是比较简单的，它们共同的特点是，其数据成员都是基本的数据类型，但是在现实的生活中，问题要远比这个复杂的多。比如，之前我们编写过汽车的类，但是当时我们只申明了汽车轮子的个数，如果要解决实际的问题，显然这是不够的。起码轮子本身就是一个对象，汽车上还有沙发座椅，还有发动机等等。再比如，我们如果要定义一个房子的类，房子对象当中，应该有各种各样的家俱，还有漂亮的灯饰等等，而这些家俱和灯饰其实也是一个个对象。可见，在对象当中包含着其他对象是一种非常常见的现象，接下来我们就学习一下对象成员。
为了说明对象成员，我们以坐标系中的一段线段为例，以此来说明对象成员的定义和使用方法。
上面是一个直角坐标系，在这个坐标系中，我们定义了一条线段AB，起点A的坐标为（2, 1），终点B的坐标为（6, 4）。如果我们要定义像这样的一个线段的类，那么每条线段都有两个点连接而成，这意味着我们需要定义一个表示点的类，这个类包含横坐标和纵坐标，而且一个线段中应该包含两个坐标的对象。可见，要描述这个问题，我们至少要定义两个类，一个来定义坐标的点，一个来定义坐标系中的线段。
先来定义坐标点的类，如下：
在这个类中有两个数据成员，分别表示点的横坐标和纵坐标，另外还包含一个它的构造函数。
接着看一下线段类的定义，如下：
在这个线段的类中，有两个数据成员，这两个数据成员都是点（一个是起点，一个是终点），而且这两个点必须是坐标类型的，另外，我们也定义了它的构造函数。
定义完点的类和线段的类后，我们就可以通过实例化来描述一条线段了，如下：
这里大家可能会有这样一个疑问：在这种对象作为数据成员的情况下，当实例化线段（Line）时，到底是先实例化线段还是先实例化作为对象成员的坐标点的对象呢？而当我们去delete p的时候，也就是说，当线段被销毁时，是先销毁点对象还是先销毁线段对象呢？
结论：
当我们实例化Line对象时，先实例化点A对象，再实例化点B对象，最后实例化Line这个对象。而销毁时，则与创建时相反，先销毁Line这个对象，然后销毁点B这个对象，最后销毁点A这个对象。
上面我们讲的对象作为数据成员时，构造函数都是没有参数的。然而作为一条线段，它的两个点在实例化时，其实是应该可以由调用者来确定的，也就是说，这两个坐标点在Line这个对象实例化的时候，是能够通过给它的构造函数传递参数，从而可以使这两点生成在确定的位置上。也就是说，坐标类的构造函数应该有参数，即如下所示：
从而，这就需要线段（Line）的类，它的构造函数也需要有参数，而这些参数未来可以传值给它的数据成员，即如下所示：
如果我们在实例化线段时，仅仅如下所示肯定会是出错的。
因此，我们需要将代码做进一步改进，即配备初始化列表。在初始化列表中，我们要实例化m_coorA和m_coorB，并且将Line所传入的这四个参数分配到这两个对象成员中去。
当做完这些工作之后，我们就可以在主调函数中像之前那样去实例化新的对象了，并且2和1必然会传值给第一个坐标点对象，6和4必然会传值给第二个坐标点对象。
对象成员代码实践
题目描述：
/* 对象成员
/* 具体要求：
定义两个类：
坐标类：Coordinate
数据成员：横坐标m_iX，纵坐标m_iY
成员函数：构造函数、析构函数，数据成员的封装函数
线段类：Line
数据成员：点A m_coorA，点B m_coorB
成员函数：构造函数，析构函数，数据成员的封装函数，信息打印函数
/* *****************************/
程序框架如下：
头文件（Coordinate.h）
class Coordinate { public: Coordinate(); ~Coordinate(); void setX(int x); int getX(); void setY(int y); int getY(); private: int m_iX; int m_iY; };
源程序（Coordinate.cpp）
#include <iostream> #include "Coordinate.h" using namespace std; Coordinate::Coordinate () { cout <<"Coordinate()"<<endl; } Coordinate::~Coordinate () { cout <<"~Coordinate()"<<endl; } void Coordinate::setX(int x) { m_iX = x; } int Coordinate::getX() { return m_iX; } void Coordinate::setY(int y) { m_iY = y; } int Coordinate::getY() { return m_iY; }
头文件（Line.h）
#include "Coordinate.h" class Line { public: Line(); ~Line(); void setA(int x, int y); void setB(int x, int y); void printInfo(); private: Coordinate m_coorA; Coordinate m_coorB; };
源程序（Line.cpp）
#include<iostream> #include "Line.h" #include "Coordinate.h" using namespace std; Line::Line() { cout <<"Line()"<< endl; } Line::~Line() { cout <<"~Line()"<< endl; } void Line::setA(int x, int y) { m_coorA.setX(x); m_coorA.setY(y); } void Line::setB(int x, int y) { m_coorB.setX(x); m_coorB.setY(y); } void Line::printInfo() { cout << "(" << m_coorA.getX() <<","<< m_coorA.getY()<< ")" <<endl; cout << "(" << m_coorB.getX() <<","<< m_coorB.getY()<< ")" <<endl; }
主调程序（demo.cpp）
//我们首先来实例化一个线段类的对象，如下 #include <iostream> #include Line.h" using namespace std; int main() { Line *p = new Line(); delete p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
运行结果如下：
从运行结果来看，先连续调用了两次坐标类的构造函数，再调用了一次线段类的构造函数，这就意味着先创建了两个坐标类的对象，这两个坐标类的对象就是A点和B点，然后才调用线段这个对象，线段这个对象是在A点和B点初始化完成之后才被创建。而在销毁时，先调用的是线段类的西沟函数，然后连续调用两次坐标类的析构函数。可见，对象成员的创建与销毁的过程正好相反，也验证了我们之前给出的结论。
作为一条线段来说，我们非常希望的是，在这条线段创建的时候就已经将线段的起点和终点确定下来。为了达到这个目的，我们往往希望线段这个类的构造函数是带有参数的，并且这个参数将来能够传给这两个点，所以接下来我们将进一步完善这个程序。
完善头文件（Coordinate.h）
class Coordinate { public: Coordinate(int x,int y); ~Coordinate(); void setX(int x); int getX(); void setY(int y); int getY(); private: int m_iX; int m_iY; };
完善源程序（Coordinate.cpp）
#include<iostream> #include "Coordinate.h" using namespace std; Coordinate::Coordinate(int x, int y) { m_iX = x; m_iY = y; cout <<"Coordinate()"<< m_iX <<","<< m_iY <<endl; } Coordinate::~Coordinate () { cout <<"~Coordinate()"<< m_iX <<","<< m_iY <<endl; } void Coordinate::setX(int x) { m_iX = x; } int Coordinate::getX() { return m_iX; } void Coordinate::setY(int y) { m_iY = y; } int Coordinate::getY() { return m_iY; }
完善头文件（Line.h）
#include"Coordinate.h" class Line { public: Line(int x1, int y1, int x2, int y2); ~Line(); void setA(int x, int y); void setB(int x, int y); void printInfo(); private: Coordinate m_coorA; Coordinate m_coorB; };
完善源程序（Line.cpp）
#include<iostream> #include"Line.h" using namespace std; Line::Line(int x1, int y1, int x2, int y2):m_coorA(x1, y1), m_coorB(x2, y2) { cout <<"Line()"<< endl; } Line::~Line() { cout <<"~Line()"<< endl; } void Line::setA(int x, int y) { m_coorA.setX(x); m_coorA.setY(y); } void Line::setB(int x, int y) { m_coorB.setX(x); m_coorB.setY(y); } void Line::printInfo() { cout <<"("<<m_coorA.getX() <<","<< m_coorA.getY()<<")"<<endl; cout <<"("<<m_coorB.getX() <<","<< m_coorB.getY()<<")"<<endl; }
完善主调程序（demo.cpp）
#include<iostream> #include "Line.h" using namespace std; int main() { Line *p = new Line(1,2,3,4); delete p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
运行结果：
从这个结果来看，我们更能清晰的看到，在实例化对象时，先实例化点A，再实例化点B，最后实例化线段；在销毁对象时，先销毁线段，再销毁点B，最后销毁点A。
最后，我们来看一看，通过这样的值传递，能否正确的打印出来，在主调函数中增加一行代码来调用线段的信息打印函数，如下红色标记：
#include<iostream> #include"Line.h" using namespace std; int main() { Line *p = new Line(1,2,3,4); p->printInfo(); delete p; p = NULL; system("pause"); return 0; }
运行结果：
在此结果中，我们看到了A点坐标和B点坐标，即符合信息打印。
