C++ 局部类

C++局部类（Local Class）是指在函数内部定义的类。这种类的作用域仅限于定义它的函数内部，无法在函数外部使用。局部类是C++面向对象编程中一个较少使用但有时非常有用的特性，它允许程序员在需要的地方封装逻辑，同时保持代码的局部性。

概述

局部类的主要特点包括：

• 只能在定义它的函数内部使用。
• 不能定义静态成员变量（但可以定义静态成员函数）。
• 可以访问外部函数的局部变量，但只能访问那些声明为static或extern的变量。
• 不能定义友元函数（因为友元函数需要在全局或命名空间作用域声明）。
• 局部类的成员函数必须在类内部定义（不能分离声明和实现）。

局部类通常用于封装仅在某个函数内部使用的逻辑，或者在需要实现某些特定功能时临时使用。

基本语法

局部类的定义方式与普通类类似，但必须位于函数内部：

void outerFunction() {
    class LocalClass {
    public:
        void display() {
            std::cout << "Hello from LocalClass!" << std::endl;
        }
    };

    LocalClass obj;
    obj.display();
}

在上面的例子中，LocalClass是一个局部类，只能在outerFunction内部使用。

访问外部变量

局部类可以访问外部函数的静态变量或全局变量，但不能直接访问非静态局部变量：

void outerFunction() {
    static int staticVar = 42; // 静态变量
    int nonStaticVar = 100;    // 非静态变量（局部类无法访问）

    class LocalClass {
    public:
        void display() {
            std::cout << "Static variable: " << staticVar << std::endl;
            // std::cout << nonStaticVar; // 错误：无法访问非静态局部变量
        }
    };

    LocalClass obj;
    obj.display();
}

实际应用案例

局部类的一个常见用途是实现某个函数的特定逻辑，而不希望这些逻辑暴露给外部代码。例如，在事件处理或回调函数中：

#include <iostream>
#include <vector>

void processData(const std::vector<int>& data) {
    class DataProcessor {
    public:
        static void printSquares(const std::vector<int>& data) {
            for (int num : data) {
                std::cout << num * num << " ";
            }
            std::cout << std::endl;
        }
    };

    DataProcessor::printSquares(data);
}

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    processData(numbers);
    return 0;
}

输出：

1 4 9 16 25 

在这个例子中，DataProcessor是一个局部类，仅在processData函数内部使用，用于封装数据处理逻辑。

限制与注意事项

1. 不能定义静态成员变量：

   void outerFunction() {
       class LocalClass {
       public:
           static int x; // 错误：局部类不能有静态成员变量
       };
   }

2. 成员函数必须在类内定义：

   void outerFunction() {
       class LocalClass {
       public:
           void display(); // 错误：局部类的成员函数必须在类内定义
       };
   }

3. 不能定义友元函数：

   void outerFunction() {
       class LocalClass {
           friend void helper(); // 错误：局部类不能有友元函数
       };
   }

高级用法：局部类与模板

局部类可以与模板结合使用，但需要注意作用域限制：

template <typename T>
void processTemplate(T value) {
    class LocalClass {
    public:
        void display(T val) {
            std::cout << "Value: " << val << std::endl;
        }
    };

    LocalClass obj;
    obj.display(value);
}

int main() {
    processTemplate(42);
    processTemplate("Hello");
    return 0;
}

输出：

Value: 42
Value: Hello

总结

• 局部类是定义在函数内部的类，作用域仅限于该函数。
• 适合封装仅在函数内部使用的逻辑。
• 不能定义静态成员变量或友元函数。
• 可以访问外部函数的静态变量或全局变量。
• 成员函数必须在类内定义。

局部类虽然不常用，但在某些场景下（如实现特定算法的辅助类或临时封装逻辑）可以提供清晰的代码结构。