详解C++中的对象指针与对象数组

C++对象指针
指向对象的指针

在建立对象时，编译系统会为每一个对象分配一定的存储空间，以存放其成员。对象空间的起始地址就是对象的指针。可以定义一个指针变量，用来存放对象的指针。

如果有一个类：

class Time
{
  public :
  int hour;
  int minute;
  int sec;
  void get_time( );
};
void Time::get_time( )
{
  cout<<hour<<":"<<minute<<":"<<sec<<endl;
}

在此基础上有以下语句：

Time *pt; //定义pt为指向Time类对象的指针变量
Time t1; //定义t1为Time类对象
pt=&t1; //将t1的起始地址赋给pt

这样，pt就是指向Time类对象的指针变量，它指向对象t1。

定义指向类对象的指针变量的一般形式为：

类名 *对象指针名;

可以通过对象指针访问对象和对象的成员。如：

*pt  //pt所指向的对象，即t1
(*pt).hour //pt所指向的对象中的hour成员，即t1.hour
pt->hour //pt所指向的对象中的hour成员，即t1.hour
(*pt).get_time ( )  //调用pt所指向的对象中的get_time函数，即t1.get_time
pt->get_time ( ) //调用pt所指向的对象中的get_time函数，即t1.get_time

上面第2, 3行的作用是等价的，第4, 5两行也是等价的。
指向对象成员的指针

对象有地址，存放对象初始地址的指针变量就是指向对象的指针变量。对象中的成员也有地址，存放对象成员地址的指针变量就是指向对象成员的指针变量。

1) 指向对象数据成员的指针
定义指向对象数据成员的指针变量的方法和定义指向普通变量的指针变量方法相同。例如：

int *p1; //定义指向整型数据的指针变量

定义指向对象数据成员的指针变量的一般形式为：

数据类型名 *指针变量名;

如果Time类的数据成员hour为公用的整型数据，则可以在类外通过指向对象数据成员的指针变量访问对象数据成员hour：

p1=&t1.hour; //将对象t1的数据成员hour的地址赋给p1，p1指向t1.hour
cout<<*p1<<endl; //输出t1.hour的值

2) 指向对象成员函数的指针
需要提醒读者注意： 定义指向对象成员函数的指针变量的方法和定义指向普通函数的指针变量方法有所不同。这里重温一个指向普通函数的指针变量的定义方法：
    数据类型名 (*指针变量名) (参数表列);
如
    void ( *p)( );  //p是指向void型函数的指针变量
可以使它指向一个函数，并通过指针变量调用函数：
    p = fun;  //将fun函数的人口地址传给指针变童p，p就指向了函数fn
    (*P)( );  //调用fn函数

而定义一个指向对象成员函数的指针变量则比较复杂一些。如果模仿上面的方法将对象成员函数名赋给指针变最P：

p = t1.get_time;

则会出现编译错误。为什么呢？

成员函数与普通函数有一个最根本的区别： 它是类中的一个成员。编译系统要求在上面的赋值语句中，指针变量的类型必须与赋值号右侧函数的类型相匹配，要求在以下3方面都要匹配：
①函数参数的类型和参数个数；
②函数返回值的类型；
③所属的类。

现在3点中第①②两点是匹配的，而第③点不匹配。指针变量p与类无关，面get_ time函数却属于Time类。因此，要区别普通函数和成员函数的不同性质，不能在类外直接用成员函数名作为函数入口地址去调用成员函数。

那么，应该怎样定义指向成员函数的指针变量呢？应该采用下面的形式：

void (Time::*p2)( ); //定义p2为指向Time类中公用成员函数的指针变量

注意：(Time:: *p2) 两侧的括号不能省略，因为()的优先级高于*。如果无此括号，就相当于：

void Time::*(p2()) //这是返回值为void型指针的函数

定义指向公用成员函数的指针变量的一般形式为：

数据类型名 (类名::*指针变量名)(参数表列);

可以让它指向一个公用成员函数，只需把公用成员函数的入口地址赋给一个指向公用成员函数的指针变量即可。如：

p2=&Time::get_time;

使指针变量指向一个公用成员函数的一般形式为

指针变量名=&类名::成员函数名;

在VC++系统中，也可以不写&，以和C语言的用法一致，但建议在写C++程序时不要省略&。

[例]有关对象指针的使用方法。

#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
  public:
  Time(int,int,int);
  int hour;
  int minute;
  int sec;
  void get_time( );
};
Time::Time(int h,int m,int s)
{
  hour=h;
  minute=m;
  sec=s;
}
void Time::get_time( ) //声明公有成员函数
//定义公有成员函数
{
  cout<<hour<<":"<<minute<<":" <<sec<<endl;
}
int main( )
{
  Time t1(10,13,56); //定义Time类对象t1
  int *p1=&t1.hour; //定义指向整型数据的指针变量p1，并使p1指向t1.hour
  cout<<* p1<<endl; //输出p1所指的数据成员t1.hour
  t1.get_time( ); //调用对象t1的成员函数get_time
  Time *p2=&t1; //定义指向Time类对象的指针变量p2，并使p2指向t1
  p2->get_time( ); //调用p2所指向对象(即t1)的get_time函数
  void (Time::*p3)( ); //定义指向Time类公用成员函数的指针变量p3
  p3=&Time::get_time; //使p3指向Time类公用成员函数get_time
  (t1.*p3)( ); //调用对象t1中p3所指的成员函数(即t1.get_time( ))
  return 0;
}

程序运行结果为：

10 (main函数第4行的输出)
10:13:56 (main函数第5行的输出)
10:13:56 (main函数第7行的输出)
10:13:56 (main函数第10行的输出)

可以看到为了输出t1中hour,minute和sec的值，可以采用3种不同的方法。

几点说明：
1) 从main函数第9行可以看出，成员函数的入口地址的正确写法是：

&类名::成员函数名

不应该写成：

p3 =&t1.get_time; //t1为对象名

成员函数不是存放在对象的空间中的，而是存放在对象外的空间中的。如果有多个同类的对象，它们共用同一个函数代码段。因此赋给指针变量p3的应是这个公用的函数代码段的入口地址。

调用t1的get_time函数可以用t1.get_time()形式，那是从逻辑的角度而言的，通过对象名能调用成员函数。而现在程序语句中需要的是地址，它是物理的，具体地址是和类而不是对象相联系的。

2) main函数第8, 9两行可以合写为一行：

void (Time::*p3)( )=&Time::get_time; //定义指针变量时指定其指向

C++对象数组
数组不仅可以由简单变量组成(例如整型数组的每一个元素都是整型变量)，也可以由对象组成(对象数组的每一个元素都是同类的对象)。

在日常生活中，有许多实体的属性是共同的，只是属性的具体内容不同。例如一个班有50个学生，每个学生的属性包括姓名、性别、年龄、成绩等。如果为每一个学生建立一个对象，需要分别取50个对象名。用程序处理很不方便。这时可以定义一个“学生类”对象数组，每一个数组元素是一个“学生类”对象。例如

Student stud[50]; //假设已声明了Student类，定义stud数组，有50个元素

在建立数组时，同样要调用构造函数。如果有50个元素，需要调用50次构造函数。

在需要时可以在定义数组时提供实参以实现初始化。如果构造函数只有一个参数，在定义数组时可以直接在等号后面的花括号内提供实参。如
   

Student stud[3]={60,70,78}; //合法，3个实参分别传递给3个数组元素的构造函数

如果构造函数有多个参数，则不能用在定义数组时直接提供所有实参的方法，因为一个数组有多个元素，对每个元素要提供多个实参，如果再考虑到构造函数有默认参数的情况，很容易造成实参与形参的对应关系不清晰，出现歧义性。例如，类Student的构造函数有多个参数，且为默认参数：
  

Student:: Student(int=1001,int=18,int=60); //定义构造函数，有多个参数，且为默认参数

如果定义对象数组的语句为

Student stud[3]={1005,60,70};

在程序中最好不要采用这种容易引起歧义性的方法。

编译系统只为每个对象元素的构造函数传递一个实参，所以在定义数组时提供的实参个数不能超过数组元素个数，如

Student stud[3]={60,70,78,45}; //不合法，实参个数超过对象数组元素个数

那么，如果构造函数有多个参数，在定义对象数组时应当怎样实现初始化呢？回答是： 在花括号中分别写出构造函数并指定实参。

如果构造函数有3个参数，分别代表学号、年龄、成绩。则可以这样定义对象数组：

Student Stud[3]={ //定义对象数组
  Student(1001,18,87), //调用第1个元素的构造函数，为它提供3个实参
  Student(1002,19,76), //调用第2个元素的构造函数，为它提供3个实参
  Student(1003,18,72) //调用第3个元素的构造函数，为它提供3个实参
};

在建立对象数组时，分别调用构造函数，对每个元素初始化。每一个元素的实参分别用括号包起来，对应构造函数的一组形参，不会混淆。

[例] 对象数组的使用方法。

#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{
public :
  //声明有默认参数的构造函数，用参数初始化表对数据成员初始化
  Box(int h=10,int w=12,int len=15): height(h),width(w),length(len){ }
  int volume( );
private :
  int height;
  int width;
  int length;
};
int Box::volume( )
{
  return (height*width*length);
}
int main( )
{
  Box a[3]={ //定义对象数组
   Box(10,12,15), //调用构造函数Box，提供第1个元素的实参
   Box(15,18,20), //调用构造函数Box，提供第2个元素的实参
   Box(16,20,26) //调用构造函数Box，提供第3个元素的实参
  };
  cout<<"volume of a[0] is "<<a[0].volume( )<<endl;
  cout<<"volume of a[1] is "<<a[1].volume( )<<endl;
  cout<<"volume of a[2] is "<<a[2].volume( )<<endl;
  return 0;
}

运行结果如下：

volume of a[0] is 1800
volume of a[1] is 5400
volume of a[2] is 8320