【C++】类和对象（下篇）

这里是目录

  • 构造函数（续）
    • 构造函数体赋值
    • 初始化列表
  • explicit关键字
    • 隐式类型转换
  • static成员
  • 友元
    • 友元函数
    • 友元类
  • 内部类
  • 匿名对象
      • 匿名对象的作用
      • const引用匿名对象

构造函数（续）

构造函数体赋值

在创建对象时，编译器通过调用构造函数，给对象中各个成员变量一个合适的初始值

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

初始化列表

初始化列表：以一个冒号开始，接着是一个以逗号分隔的数据成员列表，每个成员变量后面跟一个放在括号中的初始值或表达式

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};

class B
{
public:
	//初始化列表：对象的成员定义的位置
	B(int a, int& ref)
		:_aobj(a)
		,_ref(ref)
		,_n(10)
	{}
private:
	//声明
	A _aobj; // 没有默认构造函数
	//特征：必须在定义的时候初始化
	int& _ref; // 引用
	const int _n; // const 
};

int main()
{
	int x = 20;
	B b1(10,x);
	return 0;
}

注意：

每个成员变量在初始化列表中最多只能出现一次(初始化只能初始化一次)
类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：

  1. 引用成员变量
  2. const成员变量
  3. 自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时）

尽量使用初始化列表初始化，因为不管你是否使用初始化列表，对于自定义类型成员变量，一定会先使用初始化列表初始化

成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		,_a2(_a1)
	{}

	void Print() {
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}
private:
	int _a2;
	int _a1;
};

int main()
{
	A a(1);
	a.Print();
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
这里的声明顺序是a2 - a1所以在初始化的时候就是先初始化a2（随机值）再初始化a1

建议声明的顺序和定义的顺序保持一致，可以减少错误的发生

explicit关键字

隐式类型转换

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}

private:
	int _a;
};
int main()
{
	A a1(1);
	A a2 = 2;//隐式类型转换，一个整型转换成自定义类型
	//2构造一个A的临时对象，临时对象再拷贝构造a2 -->优化为用2直接构造
	
	//临时对象具有常性，需要加const
	const A& a3 = 3;//这里也会发生隐式类型转换

	return 0;
}

那如果我们不希望发生转换该怎么处理
那么就可以加上 explicit

class A
{
public:
	explicit A(int a)
		:_a(a)
	{}

private:
	int _a;
};
int main()
{
	A a1(1);
	A a2 = 2;//隐式类型转换，一个整型转换成自定义类型
	//2构造一个A的临时对象，临时对象再拷贝构造a2 -->优化为用2直接构造
	
	//临时对象具有常性，需要加const
	const A& a3 = 3;//这里也会发生隐式类型转换

	return 0;
}

加上了 explicit就无法发生隐式转换因此这段代码就会报错
在这里插入图片描述

static成员

声明为static的类成员称为类的静态成员，用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量；用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数。静态成员变量一定要在类外进行初始化

class A
{
public:
	A()
	{ 

	}

	A(const A& t) 
	{ 
	
	}

	~A() 
	{ 
	
	}
	
private:
	
};

我们想知道当前还有多少个A对象正在使用该怎么办？
我们可以使用全局变量进行统计，构造一次加一，析构一次减一

int _count = 0;

class A
{
public:
	A()
	{ 
		++_count;
	}

	A(const A& t) 
	{ 
		++_count;
	}

	~A() 
	{ 
		--_count;
	}
	
private:
	
};

int main()
{
	//全局变量的劣势 - 任何地方都可以随意改变
	_count++;
	
	return 0;
}

但是全局变量有一个劣势，就是任何地方都可以对他进行修改，这样的数据就会非常不安全
那么我们就可以把我们的数据封装在类里面

class A
{
public:
	A()
		//不能这样定义，因为他不是属于某个对象的成员，他是属于全局的
		//:_count(0);
	{ 
		++_count;
	}

	A(const A& t) 
	{ 
		++_count;
	}

	~A() 
	{ 
		--_count;
	}
	
	//因为是私有的数据，所以需要一个共有的成员函数来访问
	//静态成员函数 - 特点：没有this指针，指定类域和访问限定符就可以访问
	//静态成员变量和静态成员函数一般是配套出现的
	static int GetCount()
	{
		return _count;
	}
private:
	//成员变量 - 存储在对象里面
	int _a = 1;
	int _b = 2;

	//静态成员变量 - 存储在静态区
	//同理这里也是声明，也是需要在类外面定义
	static int _count;
	//区别：成员变量 - 属于每一个类对象
	//静态成员变量 - 属于类，属于类的每个对象共享
};

//全局位置，类外面定义(可以突破一次私有）
int A::_count = 0;

void Func()
{
	static A a2;
	cout << __LINE__ << "-" << A::GetCount() << endl;
}
int main()
{
	A a1;
	cout << __LINE__ << "-" << A::GetCount() << endl;
	Func();
	Func();

	return 0;
}

__LINE__显示当前行数

运行效果：

在这里插入图片描述

  1. 静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，存放在静态区
  2. 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字，类中只是声明
  3. 类静态成员即可用 类名::静态成员 或者 对象.静态成员 来访问
  4. 静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员
  5. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制

友元

友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利，但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用

友元函数

class Date
{
	//友元函数声明
	//友元函数可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外部的普通函数，不属于任何类
	//但需要在类的内部声明，声明时需要加friend关键字
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
	_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
	return _cout;
}

istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
	_cin >> d._year;
	_cin >> d._month;
	_cin >> d._day;
	return _cin;
}

int main()
{
	Date d;
	//可以直接访问私有
	cin >> d;
	cout << d << endl;
	return 0;
}

运行效果：
在这里插入图片描述

友元函数可访问类的私有和保护成员，但不是类的成员函数
友元函数不能用const修饰
友元函数可以在类定义的任何地方声明，不受类访问限定符限制
一个函数可以是多个类的友元函数
友元函数的调用与普通函数的调用原理相同

友元类

class Time
{
	//声明Date类为Time的友元类，在Date类中就直接访问Time类中的私有成员变量
	friend class Date; 
public:
	Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0)
		: _hour(hour)
		, _minute(minute)
		, _second(second)
	{}

private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}

	void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second)
	{
		// 直接访问时间类私有的成员变量
		_t._hour = hour;
		_t._minute = minute;
		_t._second = second;
	}

	void Print()
	{
		cout << _t._hour << "-" << _t._minute << "-" << _t._second << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	Time _t;
};

int main()
{
	//可以在Date类中直接访问Time类的私有成员变量
	//但在Time类中访问Date类中私有的成员变量则不行
	Date d1;
	//通过Date类设置Time类的私有成员
	d1.SetTimeOfDate(22, 30, 10);
	//通过Date类访问Time类的私有成员
	d1.Print();
	return 0;
}

运行效果：
在这里插入图片描述

友元关系不能传递
如果B是A的友元，C是B的友元，则不能说明C时A的友元
友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的非公有成员

内部类

如果一个类定义在另一个类的内部，这个内部类就叫做内部类， 内部类可以是公有、私有、保护

class A
{
private:
	static int k;
	int h;
public:
	class B //内部类是外部类的友元
	{
	public:
	private:
		int b;
	};
};

int A::k = 1;

int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;

	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
从结果可以看到B类虽然定义在了A类里面，但是B类并不占用空间
内部类是外部类的友元，所以我们可以通过B类访问A类的成员

class A
{
private:
	static int _k;
	int _h = 20;
public:
	class B //内部类是外部类的友元 - B可以访问A，A不能访问B
	{
	public:
		void Print(const A& a)
		{
			cout << a._k << endl;//OK
			//内部类可以直接访问外部类中的static成员，不需要外部类的对象/类名
			cout << _k << endl;//OK
			cout << a._h << endl;//OK
			cout << _b << endl;
		}
	private:
		int _b = 30;
	};
};

int A::_k = 10;

int main()
{
	A a1;
	//内部类实例化
	//如果内部类为私有则无法实例化
	A::B b1;
	b1.Print(a1);

	return 0;
}

运行效果：
在这里插入图片描述

匿名对象

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "调用构造函数" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "调用析构函数" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

int main()
{
	A a1(1);//有名对象

	A(2);//匿名对象（没有名字）

	return 0;
}

运行效果：
在这里插入图片描述

匿名对象的作用

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "调用构造函数" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "调用析构函数" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

class Solution
{
public:
	int Sum_Solution(int n)
	{
		cout << "已调用Sum_Solution" << endl;
		return n;
	}
};

int main()
{
	A a1(1);//有名对象

	A(2);//匿名对象（没有名字)

	//如果我们想调用Sum_Solution
	//可以这样调用
	Solution s;
	s.Sum_Solution(10);

	//还可以使用匿名对象调用
	//如果只想调用一次则可以使用这种方法
	//类型不能调用函数，需要加()
	//如果没有默认构造则需要传参（有几个参数就传几个） - Solution(1).Sum_Solution(20);
	Solution().Sum_Solution(20);

	return 0;
}

运行效果：
在这里插入图片描述

从运行结果还可以看出，匿名对象的生命周期只在当前行，而有名对象的生命周期在当前函数局部域
匿名对象和临时对象一样具有常性

const引用匿名对象

虽然匿名对象的生命周期只在当前行，但是const引用会延长匿名对象的生命周期（生命周期在当前函数局部域）

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "调用构造函数" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "调用析构函数" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

class Solution
{
public:
	int Sum_Solution(int n)
	{
		cout << "已调用Sum_Solution" << endl;
		return n;
	}
};

int main()
{
	A a1(1);//有名对象

	A(2);//匿名对象（没有名字)

	//A& ra = A(3); //匿名对象具有常性
	const A& ra = A(4);

	Solution().Sum_Solution(20);
	
	return 0;
}

运行效果：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
补充：编译器的优化

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "调用构造函数" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "调用析构函数" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

A Func()
{
	A aa;
	return aa;
}

int main()
{
	//编译器会对连续的构造进行优化
	A a1 = Func(); //拷贝构造+拷贝构造 ->优化为拷贝构造
	cout << "-------------" << endl;
	
	//这种写法干扰了编译器的优化
	A a2;
	a2 = Func();//这种写法编译器不会进行优化，应该避免这种写法
	
	return 0;
}

运行效果：
在这里插入图片描述

以上就是本篇文章的全部内容了，希望大家看完能有所收获

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