非静态成员函数是声明于类的成员说明中,不带 static
或 friend
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:final
与 override
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) 对派生自 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
- }
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 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) |
虚函数和纯虚函数
特殊成员函数
构造函数和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:
- 移动构造函数 | (C++11 起) |
- 移动赋值运算符 | (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)
示例
运行此代码
- #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