C++類成員函數中的名字查找

在C++類的成員函數中，名字查找是按照由內到外進行的。首先查找成員函數中的名字，之后再查找類中定義的名字，最后查找類外定義的名字。

查找順序

自定義類MyClass代碼如下

int i = 1;
class MyClass {
? public:
? ? int i = 2;
? ? void myFunc() {
? ? ? int i = 3;
? ? ? int j = i;
? ?}
};

其中，在MyClass類的成員函數myFunc()中使用了變量i，而在myFunc()函數、MyClass類以及類外都定義了變量i，此時myFunc()成員函數會根據由內向外的順序對i進行查找，即此時j的值應該是3。

使用指定的名字

使用類的變量

在myFunc()中如果需要使用類myFunc()函數的變量i，可以進行如下定義

int j = MyClass::i;

或者

int j = this->i;

此時，表示使用MyClass中定義的變量i，j的值是2。

使用類外變量

在myFunc()中如果需要使用類外定義的變量i，可以進行如下定義

int j = ::i;

此時，j的值是1。

C++名字查找與類的作用域

每個類都會定義它自己的作用域。在類的作用域之外，普通的數據和函數成員只能由對象、引用或者指針使用成員訪問運算符來訪問。對于類類型成員則使用作用域運算符訪問。不論哪種情況，跟在運算符之后的名字都必須是對應類的成員。

Screen::pos ht = 24, wd = 80; ?// 使用 Screen 定義的 pos 類型
Screen scr(ht, wd, ' ');
Screen *p = &scr;
char c = scr.get(); ?// 訪問 scr 對象的 get 成員
c = p->get(); ?// 訪問 p 所指對象的 get 成員

作用域和定義在類外部的成員

類的作用域 (class scope) 每個類定義一個作用域。類作用域比其他作用域更加復雜，類中定義的成員函數甚至有可能使用定義語句之后的名字。

一個類就是一個作用域，我們在類的外部定義成員函數時必須同時提供類名和函數名。在類的外部，成員的名字被隱藏起來了。一旦遇到了類名，定義的剩余部分就在類的作用域之內了，這里的剩余部分包括參數列表和函數體。結果就是，我們可以直接使用類的其他成員而無須再次授權了。

void Window::clear(ScreenIndex i)
{
?? ?Screen &s = screens[i];
?? ?s.contents = string(s.height * s.width, ' ');
}

編譯器在處理參數列表之前已經明確了我們當前正位于 Window 類的作用域中，所以不必再專門說明 ScreenIndex 是 Window 類定義的。出于同樣的原因，編譯器也能知道函數體中用到的 screens 也是在 Window 類中定義的。

函數的返回類型通常出現在函數名之前。因此當成員函數定義在類的外部時，返回類型中使用的名字都位于類的作用域之外。這時，返回類型必須指明它是哪個類的成員。我們可能向 Window 類添加一個新的名為 add_screen 的函數，它負責向顯示器添加一個新的屏幕。這個成員的返回類型將是 ScreenIndex，用戶可以通過它定位到指定的 Screen。

class Window {
public:
?? ?// 向窗口添加一個 Screen，返回它的編號
?? ?ScreenIndex add_screen(const Screen &);
?? ?......
};

// 首先處理返回類型，之后我們才進入 Window 的作用域
Window::ScreenIndex
Window::add_screen(const Screen &s)
{
?? ?screens.push_back(s);
?? ?return screens.size() - 1;
}

因為返回類型出現在類名之前，所以事實上它是位于 Window 類的作用域之外的。在這種情況下，要想使用 Screenlndex 作為返回類型，我們必須明確指定哪個類定義了它。

名字查找與類的作用域

名字查找 (name lookup) (尋找與所用名字最匹配的聲明的過程) 的過程比較直截了當。

• 首先，在名字所在的塊中尋找其聲明語句，只考慮在名字的使用之前出現的聲明。
• 如果沒找到，繼續查找外層作用域。
• 如果最終沒有找到匹配的聲明，則程序報錯。

對于定義在類內部的成員函數來說，解析其中名字的方式與上述的查找規則有所區別，不過在當前的這個例子中體現得不太明顯。

類的定義分兩步處理：

• 首先，編譯成員的聲明。
• 直到類全部可見后才編譯函數體。

編譯器處理完類中的全部聲明后才會處理成員函數的定義。按照這種兩階段的方式處理類可以簡化類代碼的組織方式。因為成員函數體直到整個類可見后才會被處理，所以它能使用類中定義的任何名字。

名字查找 (name lookup) 是根據名字的使用尋找匹配的聲明的過程。

用于類成員聲明的名字查找

這種兩階段的處理方式只適用于成員函數中使用的名字。聲明中使用的名字，包括返回類型或者參數列表中使用的名字，都必須在使用前確保可見。如果某個成員的聲明使用了類中尚未出現的名字，則編譯器將會在定義該類的作用域中繼續査找。

typedef double Money;
std::string bal;

class Account {
public:
?? ?Money balance() { return bal; }

private:
?? ?Money bal;

};

當編譯器看到 balance 函數的聲明語句時，它將在 Account 類的范圍內尋找對 Money 的聲明。編譯器只考慮 Account 中在使用 Money 前出現的聲明，因為沒找到匹配的成員，所以編譯器會接著到 Account 的外層作用域中查找。在這個例子中，編譯器會找到 Money 的 typedef 語句，該類型被用作 balance 函數的返回類型以及數據成員 bal 的類型。balance 函數體在整個類可見后才被處理，該函數的 return 語句返回名為 bal 的成員，而非外層作用域的 std::string 對象。

類型名要特殊處理

內層作用域可以重新定義外層作用域中的名字，即使該名字已經在內層作用域中使用過。然而在類中，如果成員使用了外層作用域中的某個名字，而該名字代表一種類型，則類不能在之后重新定義該名字。

typedef double Money;

class Account {
public:
?? ?Money balance() { return bal; } ?// 使用外層作用域的 Money

private:
?? ?typedef double Money; ?// 錯誤：不能重新定義 Money
?? ?Money bal;
};

需要特別注意的是，即使 Account 中定義的 Money 類型與外層作用域一致，上述代碼仍然是錯誤的。盡管重新定義類型名字是一種錯誤的行為，但是編譯器并不為此負責。一些編譯器仍將順利通過這樣的代碼，而忽略代碼有錯的事實。類型名的定義通常出現在類的開始處，這樣就能確保所有使用該類型的成員都出現在類名的定義之后。

成員定義中的普通塊作用域的名字查找

成員函數中使用的名字按照如下方式解析：

• 首先，在成員函數內查找該名字的聲明。和前面一樣，只有在函數使用之前岀現的 聲明才被考慮。
• 如果在成員函數內沒有找到，則在類內繼續査找，這時類的所有成員都可以被考慮。
• 如果類內也沒找到該名字的聲明，在成員函數定義之前的作用域內繼續查找。

一般來說，不建議使用其他成員的名字作為某個成員函數的參數。為了更好地解釋名字的解析過程，我們不妨在 dummy_fcn 函數中暫時違反一下這個約定。

// 這段代碼僅為了說明而用，不是一段很好的代碼
// 通常情況下不建議為參數和成員使用同樣的名字

int height; ?// 定義了一個名字，稍后將在 Screen 中使用

class Screen {
public:
?? ?typedef std::string::size_type pos;
?? ?void dummy_fcn(pos height) {
?? ??? ?cursor = width * height; // height 是那個參數
?? ?}

private:
?? ?pos cursor = 0;
?? ?pos height = 0, width = 0;
};

當編譯器處理 dummy_fcn 中的乘法表達式時，它首先在函數作用域內查找表達式中用到的名字。函數的參數位于函數作用域內，因此 dummy_fcn 函數體內用到的名字 height 指的是參數聲明。在此例中，height 參數隱藏了同名的成員。如果想繞開上面的查找規則，應該將代碼變為：

// 不建議的寫法：成員函數中的名字不應該隱藏同名的成員
void Screen::dummy_fcn(pos height) {
?? ?cursor = width * this->height; ?// 成員 height
?? ?// 另外一種表示該成員的方式
?? ?cursor = width * Screen::height; ?// 成員 height
}

盡管類的成員被隱藏了，但我們仍然可以通過加上類的名字或顯式地使用 this 指針來強制訪問成員，其實最好的確保我們使用 height 成員的方法是給參數起個其他名字。

// 建議的寫法：不要把成員名字作為參數或其他局部變量使用
void Screen::dummy_fcn(pos ht) {
?? ?cursor = width * height； ?// 成員 height
}

在此例中，當編譯器查找名字 height 時，顯然在 dummy_fcn 函數內部是找不到的。編譯器接著會在 Screen 內查找匹配的聲明，即使 height 的聲明出現在 dummy_fcn 使用它之后，編譯器也能正確地解析函數使用的是名為 height 的成員。

類作用域之后，在外圍的作用域中查找

如果編譯器在函數和類的作用域中都沒有找到名字，它將接著在外圍的作用域中查找。在我們的例子中，名字 height 定義在外層作用域中，且位于 Screen 的定義之前。 然而，外層作用域中的對象被名為 height 的成員隱藏掉了。如果我們需要的是外層作用域中的名字，可以顯式地通過作用域運算符來進行請求。

// 不建議的寫法：不要隱藏外層作用域中可能被用到的名字
void Screen::dummy_fcn(pos height) {
?? ?cursor = width * ::height; ?// height 是哪個全局的
}

盡管外層的對象被隱藏掉了，但我們仍然可以用作用域運算符訪問它。

在文件中名字的出現處對其進行解析

當成員定義在類的外部時，名字査找的第三步不僅要考慮類定義之前的全局作用域中的聲明，還需要考慮在成員函數定義之前的全局作用域中的聲明。

int height; ?// 定義了一個名字，稍后將在 Screen 中使用

class Screen {
public:
?? ?typedef std::string::size_type pos;
?? ?void setHeight(pos);
?? ?pos height = 0; ?// 隱藏了外層作用域中的 height
};

Screen::pos verify(Screen::pos);

void Screen::setHeight(pos var) {
?? ?// var: 參數
?? ?// height: 類的成員
?? ?// verify: 全局函數
?? ?height = verify(var);
}

全局函數 verify 的聲明在 Screen 類的定義之前是不可見的。名字査找的第三步包括了成員函數出現之前的全局作用域。在此例中，verify 的聲明位于 setHeight 的定義之前，因此可以被正常使用。