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在 C++ 中，类嵌套指的是一个类定义中包含另一个类定义。这种嵌套类可以是公共的、私有的或受保护的，取决于它们的访问控制修饰符。类嵌套是一种常见的设计模式，可以帮助将相关的类组织在一起，并通过将某些类的实现隐藏在外部类中来增强封装性。

1. 基本语法

类嵌套的基本语法如下所示：

class OuterClass {
public:class InnerClass {public:void display() {std::cout << "Inside InnerClass" << std::endl;}};void outerMethod() {InnerClass inner;  // 在外部类中创建嵌套类对象inner.display();}
};

在上述代码中，OuterClass 是外部类，InnerClass 是嵌套类。InnerClass 可以像普通类一样定义成员函数、构造函数等。

2. 类嵌套的访问控制

嵌套类的访问权限由其在外部类中的声明位置以及外部类对它的访问控制修饰符决定。

(1) 嵌套类是公共的

如果嵌套类声明为 public，那么外部类可以直接访问嵌套类。外部类或其他类也可以通过 OuterClass::InnerClass 来访问它。

#include <iostream>
using namespace std;class OuterClass {
public:class InnerClass {public:void show() {cout << "This is an inner class method" << endl;}};
};int main() {OuterClass::InnerClass obj;  // 直接通过 OuterClass::InnerClass 访问obj.show();return 0;
}

输出：

This is an inner class method

(2) 嵌套类是私有的

如果嵌套类声明为 private，则只能通过外部类的方法或友元类访问它。外部类的对象可以在成员函数中创建并使用嵌套类对象，但无法在外部直接访问嵌套类。

#include <iostream>
using namespace std;class OuterClass {
private:class InnerClass {public:void show() {cout << "This is a private inner class method" << endl;}};public:void outerMethod() {InnerClass obj;  // 可以在外部类中访问obj.show();}
};int main() {OuterClass outer;outer.outerMethod();  // 通过外部类的公有方法间接调用内嵌类// OuterClass::InnerClass obj;  // 错误：无法访问私有的嵌套类return 0;
}

输出：

This is a private inner class method

(3) 嵌套类是保护的

如果嵌套类声明为 protected，则外部类和它的派生类可以访问嵌套类，但外部其他类无法访问。

#include <iostream>
using namespace std;class OuterClass {
protected:class InnerClass {public:void show() {cout << "This is a protected inner class method" << endl;}};
};class Derived : public OuterClass {
public:void derivedMethod() {InnerClass obj;  // 派生类可以访问保护成员obj.show();}
};int main() {Derived derived;derived.derivedMethod();  // 输出 "This is a protected inner class method"// OuterClass::InnerClass obj;  // 错误：无法在外部类中直接访问保护的嵌套类return 0;
}

输出：

This is a protected inner class method

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3. 嵌套类的作用

类嵌套通常用于以下几种情况：

(1) 增强封装性

将实现细节（例如，辅助类）隐藏在外部类中，可以避免外部代码对这些细节的访问。例如，InnerClass 可能是仅供外部类使用的一个内部实现工具类，不应暴露给外部使用。

(2) 限制对类的访问

嵌套类可以帮助控制对某些类的访问。例如，在外部类中定义了一个私有的嵌套类，只有外部类的方法可以访问它，外部其他类无法直接使用。

(3) 增强层次化结构

嵌套类可用于将紧密相关的类组织在一起。它们使得外部类和嵌套类之间的关系更加直观，并且可以减少命名空间的污染。

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4. 嵌套类与静态成员

嵌套类的静态成员需要单独定义。与普通类的静态成员类似，嵌套类的静态成员需要在类外进行定义。

#include <iostream>
using namespace std;class OuterClass {
public:class InnerClass {public:static void show() {cout << "Static method of InnerClass" << endl;}};
};int main() {OuterClass::InnerClass::show();  // 直接调用嵌套类的静态成员return 0;
}

输出：

Static method of InnerClass

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5. 嵌套类的特殊用法：友元类

有时，嵌套类可能需要访问外部类的私有成员。在这种情况下，可以使用友元类来实现这一点。

#include <iostream>
using namespace std;class OuterClass {
private:int privateData;public:OuterClass() : privateData(42) {}friend class InnerClass;  // InnerClass 成为 OuterClass 的友元类class InnerClass {public:void display(OuterClass& obj) {cout << "Accessing private data: " << obj.privateData << endl;}};
};int main() {OuterClass outer;OuterClass::InnerClass inner;inner.display(outer);  // 通过友元类访问外部类的私有成员return 0;
}

输出：

Accessing private data: 42

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总结

特性	说明
定义嵌套类	在外部类内部定义另一个类。
访问控制	嵌套类的访问权限由外部类的控制修饰符（public、private、protected）决定。
嵌套类的作用	用于封装实现细节、限制访问、增强层次结构。
静态成员	嵌套类的静态成员需要在类外进行定义。
友元类	外部类可以指定嵌套类为其友元类，使嵌套类访问外部类的私有成员。

类嵌套在 C++ 中是一种非常强大的工具，有助于组织复杂代码，提供更好的封装和抽象能力。