非静态成员函数

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非静态成员函数是声明于类的成员说明中,不带 staticfriend 说明符的函数。

class S {
    int mf1(); // 非静态成员函数声明
    void mf2() volatile, mf3() &&; // 可为 cv 限定或引用限定
    int mf4() const { return data; } // 可内联定义
    virtual void mf5() final; // 可为虚函数,可使用 final/override
    S() : data(12) {} // 构造函数亦是成员函数
    int data;
};
int S::mf1() { return 7; } // 若不内联定义,则必须定义于命名空间

允许任何函数声明,并带有仅可用于非静态成员函数的额外语法元素:finaloverride 说明符,纯说明符,cv 限定符,引用限定符,以及成员初始化列表

可以用以下方式调用类 X 的非静态成员函数

1) 对 X 类型的对象使用类成员访问运算符调用
2)派生自 X 的类的对象调用
3) 从 X 的成员函数体内直接调用
4) 从派生自 X 的类的成员函数体内调用直接调用

在任何其他类型的对象上调用类 X 的成员函数导致未定义行为。

在 X 的非静态成员函数的体内,任何解析为 X 或 X 的某个基类的非类型非静态成员的标识表达式 E(例如一个标识符),均被变换为成员访问表达式 (*this).E 除非它已是成员访问表达式的一部分)。模板定义语境中不会发生这种变换,因而可能必须明确地对某个名字前附 this->,以使其成为待决的名字。

struct S {
    int n;
    void f();
};
void S::f() {
    n = 1; // 变换为 (*this).n = 1;
}
int main() {
    S s1, s2;
    s1.f(); // 更改 s1.n
}

在 X 的非静态成员函数体内,任何解析到 X 或 X 的某个基类的静态成员、枚举项或嵌套类型的无限定标识,均被变换为对应的有限定标识。

struct S {
    static int n;
    void f();
};
void S::f() {
    n = 1; // 变换为 S::n = 1;
}
int main() {
    S s1, s2;
    s1.f(); // 更改 S::n
}

目录

[编辑] const、volatile 及引用限定的成员函数

非静态成员函数可声明为带有 const、volatile 或 const volatile 限定符(这些限定符出现在函数声明中的形参列表之后)。cv 限定性不同的函数具有不同类型,从而可以相互重载。

在 cv 限定的函数体内,this 指针被 cv 限定,例如 const 成员函数中,只能正常地调用其他 const 成员函数。(如果应用了 const_cast,或通过不涉及 this 的访问路径,则仍可调用非 const 成员函数。)

#include <vector>
struct Array {
    std::vector<int> data;
    Array(int sz) : data(sz) {}
    // const 成员函数
    int operator[](int idx) const {
                          // this 具有类型 const Array*
        return data[idx]; // 变换为 (*this).data[idx];
    }
    // non-const member function
    int& operator[](int idx) {
                          // this 具有类型 Array*
        return data[idx]; // 变换为 (*this).data[idx]
    }
};
int main()
{
    Array a(10);
    a[1] = 1; // OK:a[1] 的类型是 int&
    const Array ca(10);
    ca[1] = 2; // 错误:ca[1] 的类型是 int
}

非静态成员函数可声明为无引用限定符,带有左值引用限定符(函数名后的 & 记号),或带有右值引用限定符(函数名后的 && 记号)。在重载决议中,按下列方式对待类 X 的非静态 cv 限定成员函数:

  • 无引用限定符:隐式对象形参具有到 cv 限定的 X 的左值引用类型,并额外允许绑定到右值隐含对象实参
  • 左值引用限定符:隐式对象形参具有到 cv 限定的 X 的左值引用类型
  • 右值引用限定符:隐式对象形参具有到 cv 限定的 X 的右值引用类型
#include <iostream>
struct S {
    void f() & { std::cout << "lvalue\n"; }
    void f() &&{ std::cout << "rvalue\n"; }
};
 
int main(){
    S s;
    s.f();            // 打印“lvalue”
    std::move(s).f(); // 打印“rvalue”
    S().f();          // 打印“rvalue”
}

注意:不同于 cv 限定性,引用限定性不改变 this 指针的性质:在右值引用限定的函数中,*this 仍是左值表达式。

(C++11 起)

[编辑] 虚函数和纯虚函数

非静态成员函数可声明为纯虚函数。细节见虚函数抽象类

[编辑] 特殊成员函数

构造函数析构函数是非静态成员函数,在其声明中使用特殊的语法(细节见其相应页面)。

一些成员函数是特殊的:在某些环境下,即使用户不定义编译器也会定义它们。它们是:

(C++11 起)
(C++11 起)

特殊成员函数以及比较运算符 (C++20 起)是仅有能被预置的函数,即使用 = default 替代函数体进行定义(细节见其相应页面)

[编辑] 示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
#include <exception>
 
struct S {
    int data;
 
    // 简单的转换构造函数(声明)
    S(int val);
 
    // 简单的显式构造函数(声明)
    explicit S(std::string str);
 
    // const 成员函数(定义)
    virtual int getData() const { return data; }
 
};
 
// 构造函数的定义
S::S(int val) : data(val) {
    std::cout << "ctor1 called, data = " << data << '\n';
}
 
// 此构造函数拥有 catch 子句
S::S(std::string str) try : data(std::stoi(str)) {
    std::cout << "ctor2 called, data = " << data << '\n';
} catch(const std::exception&) {
    std::cout << "ctor2 failed, string was '" << str << "'\n";
    throw; // 构造函数的 catch 子句应该始终再抛出异常
}
 
struct D : S {
    int data2;
    // 带默认实参的构造函数
    D(int v1, int v2 = 11) : S(v1), data2(v2) {}
 
    // 虚成员函数
    int getData() const override { return data*data2; }
 
    // 左值限定的赋值运算符
    D& operator=(D other) & {
        std::swap(other.data, data);
        std::swap(other.data2, data2);
        return *this;
    }
};
 
int main()
{
    D d1 = 1;
    S s2("2");
    try {
         S s3("not a number");
    } catch(const std::exception&) {}
    std::cout << s2.getData() << '\n';
 
   D d2(3, 4);
   d2 = d1; // OK :赋值给左值
//   D(5) = d1; // 错误:无适合的 operator= 重载
}

输出:

ctor1 called, data = 1
ctor2 called, data = 2
ctor2 failed, string was 'not a number'
2
ctor1 called, data = 3

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