【C++指南】类和对象（九）：内部类

用户11396077

发布于 2025-01-02 08:47:10

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引言

在 C++ 编程中，内部类（也称为嵌套类）是一个定义在另一个类作用域内的类。内部类提供了一种封装和逻辑分组的方式，使得代码更加模块化和易于管理。 本文将详细介绍 C++ 中内部类的定义、使用场景、访问权限及其与外围类（外部类）的相互作用。

🍃内部类的定义

内部类是在一个类的成员部分定义的另一个类。

内部类是⼀个独立的类，跟定义在全局相比，他只是受外部类类域限制和访问限定符限制，所以外部类定义的对象中不包含内部类。

计算外部类对象的大小就不会将内部类的成员包括在内

简单来说内部类与外部类的关系就是：（划重点）

内部类是外部类的友元类，但外部类不是内部类的友元类，并且内部类受到外部类类域限制和访问限定符限制。

🍃内部类与外部类的相互作用

1.内部类访问外部类的成员：

简单来说：内部类默认是外部类的友元类

<1>内部类可以定义在外部类的public、protected、private中都是可以的。

<2>内部类可以直接访问外部类中的static、枚举成员、不需要外部类的对象名。

<3>内部类访问外部类的普通成员，需要借助外部类对象（否则无法得知访问的是哪一个对象的）

例如：

#include <iostream>  
using namespace std;
class A
{
private: static int k;
               int h;
public: class B{
                     void foo(){
                           cout<<k<<endl;//OK
                           //cout<<h<<endl;//ERROR
                     }
              };
};
int A::k=3;

这里cout<<h<<endl;是一个非常常见的错误。因为内部类是一个独立的类，不属于外部类，所以此时还没有外部类的对象，显然也不存在h。

而k就不同了，静态成员不需要外部类的对象就已存在，所以这里k是OK的。

想要在内部类访问外部类的普通成员，就需要通过外部类对象的方式，比如下方代码，传递一个外部类对象作为参数就可以访问外部类成员

#include <iostream>  
using namespace std;
class A
{
private: static int k;
       int h;
public: class B {
    void foo(const A& a ) 
    {
        cout << k << endl;//外部类的静态成员，内部类可以直接访问
        cout<<a.h<<endl;//外部类的普通成员，内部类需要借助外部类对象访问
    }
};
};
int A::k = 3;

2.外部类访问内部类的成员：

内部类不属于外部类，更不能通过外部类的对象去调用内部类。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。

内部类在定义它的外围类的作用域内是可见的，但在外围类外部是不可见的。

假如内部类受外部类公有限定符限制,需要通过外部类限定符限定的方式创建内部类对象
假如内部类是受外部私有或保护限定符限制，那么在类外无法创建内部类的对象（如果你不想外部可以创建内部类的对象，就可以这么做）
外部类无法访问内部类的私有成员

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
private:
    static int _k;
    int _h = 1;
public:
    class B // B默认就是A的友元

    {
    public:
        void foo(const A& a)
        {
            cout << _k << endl; //OK
            cout << a._h << endl; //OK
        }
    private:
        static int a;
    };
    void fun()
    {
        //cout << B::a << endl;
        //外部类无法访问内部类的私有成员
    }
    
};
int A::_k = 1;
int main()
{
    
    A::B b;//假如内部类受外部类公有限定符限制，可以这样创建内部类对象
    A aa;
    
    return 0;
}

🍃内部类的使用场景

封装和隐藏实现细节：内部类可以隐藏实现细节，使得外围类的接口更加简洁。————内部类本质也是⼀种封装，当A类跟B类紧密关联，A类实现出来主要就是给B类使用，那么可以考虑把A类设计为B的内部类，如果放到private/protected位置，那么A类就是B类的专属内部类，其他地方都用不了
实现辅助类：内部类可以作为外围类的辅助类，用于实现一些具体的功能，而不影响外围类的整体结构。
避免命名冲突：通过内部类，可以避免不同命名空间或类中的命名冲突。
访问权限控制：内部类可以更好地控制对特定成员或方法的访问权限。