C++: Using struct like a class / Nested struct / Global scope resolution inside struct

整理自 Thinking in C++。

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Using struct like a class

整个第四章的中心应该是安利 class，所以一上来说了 C lib 这里不好那里不好。然后改进的切入点就是 “why not make functions members of structs?”，于是就有了这样 struct 的新用法（部分代码省略）：

//: C04:CppLib.h
// C-like library converted to C++
struct Stash {
	int size; // Size of each space
	int quantity; // Number of storage spaces
	int next; // Next empty space
	// Dynamically allocated array of bytes:
	unsigned char* storage;
	
	// Functions!
	void initialize(int size);
	void cleanup();
	
	// 注意：你在 header 里直接写函数的实现也是可以的：
	/*
		void initialize(int size) {
			...
		}
	*/
};

//: C04:CppLib.cpp
// C library converted to C++
// Declare structure and functions:
#include "CppLib.h"
#include <iostream>

using namespace std;

void Stash::initialize(int size) {
	this->size = size; // 这里 this 是 pointer，不像 java 是 ref
	quantity = 0;
	storage = 0;
	next = 0;
}

void Stash::cleanup() {
	if(storage != 0) {
		cout << "freeing storage" << endl;
		delete []storage;
	}
}

上述 C++ style struct 和 old school 的 C style struct 的区别在于：

1. 不需要 typedef 式，声明变量时也不需要写全称 struct Stash s;，直接写 Stash s; 就好了（当然 C++ 下写全称也不会判错）
2. 可以直接在 struct 内部写函数的实现（直接 declare + define）
   • 有了 member function 之后，可以直接 s.cleanup(); 了，不像原来只能 cleanup(&s);
3. 如果要分离函数声明和实现，那么在 cpp 文件里的写法要用 ::，变成 void Stash::initialize(int size) { ... }
   • ::: scope resolution operator
   • 注意在 cpp 文件里，你看不到 field 名，但是可以像 Java 一样直接用。我们也不是每时每刻都在写 this.foo = xxx;。
   • 这样分一个 header 一个 cpp，也是一种 “接口与实现的分离”

~~~~~~~~~~ 2015-05-15 更新 ~~~~~~~~~~

• struct 的 member 默认是 public
  • class member 默认是 private
• struct 也可以继承，而且默认是 public 继承
  • class 继承默认是 private 继承

~~~~~~~~~~ 2015-05-15 更新完毕 ~~~~~~~~~~

Nested struct

#ifndef STACK_H
#define STACK_H

struct Stack {
	struct Link {
		void* data;
		Link* next;
		void initialize(void* dat, Link* nxt);
	}* head;
	
	void initialize();
	void push(void* dat);
	void* peek();
	void* pop();
	void cleanup();
};

#endif // STACK_H

注意实现的写法：

// using an additional level of scope resolution
void Stack::Link::initialize(void* dat, Link* nxt) {
	data = dat;
	next = nxt;
}

void Stack::initialize() { head = 0; }

void Stack::push(void* dat) {
	Link* newLink = new Link; // 直接使用 Nested struct，不需要什么特殊的写法
	newLink->initialize(dat, head);
	head = newLink;
}

// ...

Global scope resolution inside struct

主要的目的是想在 struct 内部访问到 global 的同名 function 或者 variable，注意写法：

int a;
void f() {} // do nothing

struct S {
	int a;
	void f();
};

void S::f() {
	::f(); // call the global f()
	::a++; // increase the global a
	f(); // call this->f(), i.e. the function itself
	a++; // increase this->a;
}