Читать онлайн «Язык программирования C++. Пятое издание». Страница 102

};

Определение статических членов

Подобно любой другой функции-члену, статическую функцию-член можно определить как в, так и вне тела класса. Когда статический член класса определяется вне его тела класса, ключевое слово static повторять не нужно, оно присутствует только в объявлении в теле класса:

void Account::rate(double newRate) {

 interestRate = newRate;

}

При обращении к статическому члену класса вне тела класса, подобно любому другому члену класса, необходимо указать класс, в котором он определен. Но ключевое слово static используется только при объявлении в теле класса. В определении ключевое слово static не используется.

Поскольку статические переменные-члены не принадлежат индивидуальным объектам класса, они не создаются при создании объектов класса. В результате они не инициализируются конструкторами класса. Кроме того, статическую переменную-член вообще нельзя инициализировать в классе. Каждую статическую переменную-член следует определить и инициализировать вне тела класса. Как и любой другой объект, статическая переменная-член может быть определена только однажды.

Как и глобальные объекты (см. раздел 6.1.1), статические переменные-члены определяются вне любой функции. Следовательно, сразу после определения они продолжают существовать, пока программа не завершит работу.

Статические члены определяют точно так же, как и функции-члены класса вне класса. Указывается тип объекта, затем имя класса, оператор области видимости и собственное имя члена:

// определить и инициализировать статический член класса double

Account::interestRate = initRate();

Этот оператор определяет статический объект по имени interestRate, который является членом класса Account и имеет тип double. Подобно другим членам класса, определение статического находится в области видимости того класса, где определено его имя. В результате статическую функцию-член initRate() можно использовать для инициализации переменной rate непосредственно, без уточнения класса. Обратите внимание: несмотря на то, что функция-член initRate() является закрытой, ее можно использовать для инициализации объекта interestRate. Определение переменной-члена interestRate, подобно любому другому определению, находится в области видимости класса, а следовательно, имеет доступ к закрытым членам класса.

Наилучший способ гарантировать, что объект будет определен только один раз, — разместить определение статических переменных-членов в том же файле, который содержит определение не встраиваемых функций-членов класса.

Инициализация статических переменных-членов в классе

Обычно статические переменные-члены не могут быть инициализированы в теле класса. Но можно предоставить внутриклассовые инициализаторы для тех статических переменных-членов, которые имеют тип целочисленных констант, или статических членов constexpr литерального типа (см. раздел 7.5.6). Инициализаторы должны быть константными выражениями. Такие члены сами являются константными выражениями; они могут быть использованы там, где ожидается константное выражение. Например, инициализированную статическую переменную-член можно использовать для определения размерности члена типа массива:

class Account {

public:

 static double rate() { return interestRate; }

 static void rate(double);

private:

 static constexpr int period = 30; // period - константное выражение

 double daily_tbl[period];

};

Если член класса используется только в контекстах, где компилятор может подставить его значение, то инициализированная константа или статическое константное выражение не следует определять отдельно. Но если член класса используется в контексте, где значение не может быть подставлено, то определение для этого члена необходимо.

Например, если переменная period используется только для определения размерности массива daily_tbl, нет никакой необходимости определять ее за пределами класса Account. Но если пропустить определение, то даже, казалось бы, тривиальное изменение в программе может привести к отказу компиляции. Например, если передать переменную-член Account::period функции, получающей параметр типа const int&, то переменную period следует определить.

Если инициализатор предоставляется в классе, определение члена класса не должно задавать исходного значения:

// определение статического члена без инициализатора

constexpr int Account::period; // инициализатор предоставлен в

                               // определении класса

Даже если константная статическая переменная-член инициализируется в теле класса, она должна определяться вне определения класса.

Статические члены можно применять так, как нельзя применять обычные

Как уже упоминалось, статические члены существуют независимо от конкретного объекта. В результате они применимы такими способами, которые недопустимы для нестатических переменных-членов. Например, у статической переменной-члена может быть незавершенный тип (см. раздел 7.3.3). В частности, статическая переменная-член может иметь тип, совпадающий с типом класса, членом которого она является. Нестатическая переменная-член может быть только указателем или ссылкой на объект собственного класса:

class Bar {

public:

 // ...

private:

 static Bar mem1; // ok: тип статического члена может быть

                  // незавершенным

 Bar *mem2;       // ok: тип указателя-члена может быть незавершенным

 Bar mem3;        // ошибка: тип переменной-члена должен быть

                  // завершенным

};

Еще одно различие между статическими и обычными членами в том, что статический член можно использовать как аргумент по умолчанию (см. раздел 6.5.1):

class Screen {

public:

 // bkground ссылается на статический член класса

 // объявлено позже, в определении класса

 Screen& clear(char = bkground);

private:

 static const char bkground;

};

Нестатическая переменная-член не может использоваться как аргумент по умолчанию, поскольку ее значение является частью объекта, которому она принадлежит. Использование нестатической переменной-члена как аргумента, по умолчанию не предоставляющего объект, которому она принадлежит, также является ошибкой.

Упражнения раздела 7.6

Упражнение 7.56. Что такое статический член класса? Каковы преимущества статических членов? Чем они отличаются от обычных членов?

Упражнение 7.57. Напишите собственную версию класса Account.

Упражнение 7.58. Какие из следующих объявлений и определений статических переменных-членов являются ошибочными? Объясните почему.

// example.h

class Example {

public:

 static double rate = 6.5;

 static const int vecSize = 20;

 static vector<double> vec(vecSize);

};

// example.C

#include "example.h"

double Example::rate;

vector<double> Example::vec;

Классы — это фундаментальный компонент языка С++. Классы позволяют определять новые типы, наилучшим образом приспособленные к задачам конкретного приложения и позволяющие сделать их короче и проще в модификации.

Основой классов являются абстракция данных (способность определять данные и функции-члены) и инкапсуляция (способность защитить члены класса от общего доступа). Инкапсуляция класса достигается определением членов его реализации закрытыми. Классы могут предоставить доступ к своему не открытому члену, объявив другой класс или функцию дружественной.

Классы могут определять конструкторы — специальные функции-члены, контролирующие инициализацию объектов. Конструкторы могут быть перегружены. Для инициализации всех переменных-членов конструкторы должны использовать список инициализации конструктора.

Классы позволяют объявлять переменные-члены изменяемыми (mutable) или статическими (static). Изменяемая переменная-член никогда не становится константой — ее значение может быть изменено даже в константной функции-члене. Статической может быть как функция, так и переменная-член. Статические члены класса существуют независимо от объектов данного класса.

Классы могут также определить изменяемые (mutable) и статические (static) члены. Изменяемая переменная-член никогда не становится константой; ее значение может быть изменено даже в константной функции-члене. Статический член может быть функцией или переменной; статические члены существуют независимо от объектов типа класса.