C++类成员函数定义方法详解

概述类成员函数定义与常规函数类似，除特殊情况外，它们有一个包含返回类型（可能为 void)、函数名和形参列表（可能为空）的函数头。执行函数动作的语句包含在一对大括号中，跟在函 类成员函数定义与常规函数类似，除特殊情况外，它们有一个包含返回类型（可能为 voID)、函数名和形参列表（可能为空）的函数头。执行函数动作的语句包含在一对大括号中，跟在函数头后面。

我们在《类对象的创建和使用》一节定义 Circle 类时，已经在类声明本身中定义了它的两个成员函数。当一个类函数定义在类声明中时，它被称为内联函数。

内联函数提供了在类声明中包含函数信息的便捷方式，但只能在函数体非常短（通常是单行）时使用。当函数体更长时，则可以在函数的类声明中放置一个原型，而不是函数定义本身。然后，将函数定义放在类声明之外，要么跟在它后面，要么放在一个单独的文仵中。

虽然 Circle 类中的两个函数足够短，可以写成内联函数，但是也可以将它们重写为常规函数，定义在类声明之外。在类声明中，函数将被以下原型所替代：

voID seTradius(double);
double getArea();

按照类声明，我们将放置一个包含以下函数定义的函数实现部分：

voID Circle::seTradius(double r){    radius = r;}double Circle::getArea(){    return 3.14 * pow(radius,2);}

可以看到，以上函数实现语句和普通函数看起来是一样的，区别在于，在函数返回类型之后函数名之前，放置了类名和双冒号（::）。:: 符号称为作用域解析运算符。它可以用来指示这些是类成员函数，并且告诉编译器它们属于哪个类。

注意，类名和作用域解析运算符是函数名的扩展名。当一个函数定义在类声明之外时，这些必须存在，并且必须紧靠在函数头中的函数名之前。

以下示例通过对比，清晰说明了当类函数定义在类声明之外时，该如何使用作用域解析运算符：

double getArea () //错误！类名称和作用域解析运算符丢失
Circle :: double getArea () //错误！类名称和作用域解析运算符错位
double Circle :: getArea () //正确

下面程序在类声明之外定义了成员函数：

// This program demonstrates a simple class with member functions defined outsIDe the class declaration.#include <iostream>#include <cmath>using namespace std;//Circle class declarationclass Circle{    private:        double radius; // This is a member variable.    public:        voID seTradius(double); // These are just prototypes        double getArea(); // for the member functions.};voID Circle::seTradius(double r){    radius = r;}double Circle::getArea(){    return 3.14 * pow(radius,2);}int main(){    Circle circle1,circle2;    circle1.seTradius(1); // This sets circle1's radius to 1.0    circle2.seTradius(2.5); // This sets circle2's radius to 2.5    cout << "The area of circle1 is " << circle1.getArea() << endl;    cout << "The area of circle2 is " << circle2.getArea() << endl;    return 0;}

程序输出结果为：

The area of circle1 is 3.14
The area of circle2 is 19.625

类成员函数的命名约定下面的程序提供了使用类和对象的另一个示例。它声明并实现了一个具有两个私有成员变量和 5 个公共成员函数的 Rectangle 类：

#include <iostream>using namespace std;// Rectangle class declarationclass Rectangle{    private:        double length;        double wIDth;    public:        voID setLength(double);        voID setWIDth(double);        double getLength();        double getWIDth();        double getArea();};//Member function implementation sectionvoID Rectangle::setLength(double len){    if (len >= 0.0)        length = len;    else    {        length = 1.0;        cout << "InvalID length. Using a default value of 1.0\n";    }}voID Rectangle::setWIDth(double w){    if (w >= 0.0)        wIDth = w;    else    {        wIDth = 1.0;        cout << "InvalID wIDth. Using a default value of 1.0\n";    }}double Rectangle::getLength(){    return length;}double Rectangle::getWIDth(){    return wIDth;}double Rectangle::getArea(){    return length * wIDth;}int main(){    Rectangle Box;    // Declare a Rectangle object    double BoxLength,BoxWIDth;    //Get Box length and wIDth    cout << "This program will calculate the area of a rectangle.\n";    cout << "What is the length?";    cin >> BoxLength;    cout << "What is the wIDth?";    cin >> BoxWIDth;    //Call member functions to set Box dimensions    Box.setLength(BoxLength);    Box.setWIDth(BoxWIDth);    //Call member functions to get Box information to display    cout << "\nHere is the rectangle's data:\n";    cout << "Length: " << Box.getLength() << endl;    cout << "WIDth : " << Box.getWIDth () << endl;    cout << "Area : " << Box.getArea () << endl;    return 0;}

程序运行结果：

This program will calculate the area of a rectangle.
What is the length?10.1
What is the wIDth?5

Here is the rectangle's data:
Length: 10.1
WIDth : 5
Area : 50.5

此程序中的成员函数的名称全部以单词 set 或单词 get 开头。函数 setLength 和 setWIDth 都是所谓的设置器函数或 set 函数，通常用一个单词 set 来命名一个设置器，后面加上它设置的值的成员变量的名称。顾名思义，setLength 函数设置的就是 length 成员变量的值，而 setWIDth 函数设置的就是 wIDth 成员变量的值。

成员函数 getLength 和 getWIDth 都是访问器函数或 get 函数。通常使用单词 get 命名一个访问器，后面跟着将被获取其值的成员变量的名称。函数 getLength 返回存储在 length 成员变量中的值，而 getWIDth 则返回存储在 wIDth 成员变量中的值。

最后一个成员函数 getArea 也是一个访问器函数，但并不改变存储在类变量中的任何值，它用于返回计算的结果，而不仅仅是检索存储在类变量中的值。

前面提到过，在设计类时，通常的做法是使所有成员变量为 private，并为访问这些变量提供公共的 set 和 get 函数，这样可以保护数据。类之外的函数只能通过调用公共成员函数来访问成员数据，并且这些函数可以被写入，以防止数据被破坏或修改，从而可能会对类的对象的行为产生不利影响。

注意，程序中写入 set 函数一定要滤出无效数据，而不是允许将无效值存储在成员变量中，如果传递给它们的数据不可接受，则它们将使用默认值。
避免陈旧数据在 Rectangle 类中，getLength 和 getWIDth 成员函数返回存储在 length 和 wIDth 成员变量中的值，但 getArea 成员函数返回计算结果。

有人可能会奇怪，为什么矩形的面积没有存储在成员变量中。该面积未被存储，是因为它可能会变得陈旧。当某个项目的值取决于其他数据，并且当其他数据被更改而该项目未及时更新时，就可以说该项目已经变得陈旧。如果矩形的面积存储在成员变量中，则只要 length 或 wIDth 成员变量发生变化，那么它的值就会变得不正确。

在设计类时，一般不要使用成员变量来存储可能变得过时的计算值，相反，应该提供使用最新数据计算值的成员函数，然后返回计算结果。
内联函数详解在设计一个类时，将需要确定哪些成员函数在类声明中作为内联函数来编写，哪些函数在类之外定义。编译器对内联函数的处理方式与常规函数完全不同，了解这种差异将有助于程序员决定使用这两种函数的时机。

每次调用常规函数时，都会在幕后进行许多 *** 作。一些特殊的项目，如函数执行完成时返回的地址和函数实参的值，都必须存储在名为栈（Stack）的内存部分中；另外，还需要创建局部变量并保留一个位置来保存函数的返回值。所有这些函数调用阶段的设置开销都会占用 cpu 时间，虽然所需的时间很小，但是如果一个函数被调用多次（例如在某个循环中），那么它是会被累加的。

另一方面，内联函数根本不是传统意义上的内联，相反，在所谓内联扩展的过程中，编译器将使用函数本身的实际代码替换对函数的每次调用。这意味着，如果从程序中的多个地方调用该函数，则其代码的整个主体将被多次插入，从而增加程序的大小，这就是为什么只有寥寥几行代码的函数才能写成一个内联函数。

实际上，如果函数太大而使得内联扩展不可行，那么编译器将忽略以这种方式处理函数的请求。但是，当一个成员函数很小的时候，把它写成一个内联函数确实可以提高性能，因为当没有进行实际的函数调用时，它的开销更少。
总结

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