07-嵌套类

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15.2　嵌套类

在C++中，可以将类声明放在另一个类中。在另一个类中声明的类被称为嵌套类（nested class），它通过提供新的类型类作用域来避免名称混乱。包含类的成员函数可以创建和使用被嵌套类的对象；而仅当声明位于公有部分，才能在包含类的外面使用嵌套类，而且必须使用作用域解析运算符（然而，旧版本的C++不允许嵌套类或无法完全实现这种概念）。

对类进行嵌套与包含并不同。包含意味着将类对象作为另一个类的成员，而对类进行嵌套不创建类成员，而是定义了一种类型，该类型仅在包含嵌套类声明的类中有效。

对类进行嵌套通常是为了帮助实现另一个类，并避免名称冲突。Queue类示例（第12章的程序清单12.8）嵌套了结构定义，从而实现了一种变相的嵌套类：

class Queue
{
private:
// class scope definitions
    // Node is a nested structure definition local to this class
    struct Node {Item item; struct Node * next;};
    ...
};

由于结构是一种其成员在默认情况下为公有的类，所以Node实际上是一个嵌套类，但该定义并没有充分利用类的功能。具体地说，它没有显式构造函数，下面进行补救。

首先，找到Queue示例中创建Node对象的位置。从类声明（程序清单11.10）和方法定义（程序清单12.11）可知，唯一创建了Node对象的地方是enqueue()方法：

bool Queue::enqueue(const Item & item)
{
    if (isfull())
        return false;
    Node * add = new Node; // create node
// on failure, new throws std::bad_alloc exception
    add->item = item;      // set node pointers
    add->next = NULL;
    ...
}

上述代码创建Node后，显式地给Node成员赋值，这种工作更适合由构造函数来完成。

知道应在什么地方以及如何使用构造函数后，便可以提供一个适当的构造函数定义：

class Queue
{
// class scope definitions
    // Node is a nested class definition local to this class
    class Node
    {
    public:
        Item item;
        Node * next;
        Node(const Item & i) : item(i), next(0) { }
    };
    ...
};

该构造函数将节点的item成员初始化为i，并将next指针设置为0，这是使用C++编写空值指针的方法之一（使用NULL时，必须包含一个定义NULL的头文件；如果您使用的编译器支持C++11，可使用nullptr）。由于使用Queue类创建的所有节点的next的初始值都被设置为空指针，因此这个类只需要该构造函数。

接下来，需要使用构造函数重新编写enqueue()：

bool Queue::enqueue(const Item & item)
{
    if (isfull())
        return false;
    Node * add = new Node(item); // create, initialize node
// on failure, new throws std::bad_alloc exception
    ...
}

这使得enqueue()的代码更短，也更安全，因为它自动进行初始化，无需程序员记住应做什么。

这个例子在类声明中定义了构造函数。假设想在方法文件中定义构造函数，则定义必须指出Node类是在Queue类中定义的。这是通过使用两次作用域解析运算符来完成的：

Queue::Node::Node(const Item & i) : item(i), next(0) { }

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