C++ 初始化列表，explicit关键字，static成员，友元(友元函数，友元类)，内部类

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1.再谈构造函数

1.1 构造函数赋值

我们在之前构造函数中谈到构造函数初始化，是直接给对象中各成员变量一个值，如下图所示：

虽然上述构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称作为类对象成员的初始化，构造函数体中的语句只能将其称作为赋初值，而不能称作初始化。因为初始化只能初始化一次，而构造函数体内可以多次赋值

1.2 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

如下图所示：

• (1) 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)
   
• (2) 类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：
   
  引用成员变量
   
  const成员变量
   
  自定义类型成员变量(该类没有默认构造函数)

• (3) 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
• (4) 成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中初始化的顺序，与其在初始化列表中的先后顺序无关

验证一：

此代码先声明了_a1所以会先初始化_a1，再用_a1初始化_a2


验证二：
此代码先声明了_a2，所以会先初始化_a2,但此时_a1还未初始化，所以编译器会用随机值初始化_a2，再用a初始化_a1，所以此程序的运行结果_a1=1，_a2为随机值

2. explicit关键字

在认识explicit关键词之前，我们先来了解一下隐式转换和显示转换

2.1 隐式转换

隐式转换是系统根据程序的需要而自动转换

2.2 显示转换

显示转化也叫强制转换，是自己主动让这个类型转换成别的类型

2.3 explicit关键字

explicit关键字修饰构造函数，禁止单参构造函数的隐式转换；在内置类型转换为自定义类型进行赋值时，当没有明确指出对象时，会隐式产生临时对象，这个就是编译器推演产生的那么就存在不可控因素，假如我们不想他转换，但时它还是转换了，那么就有安全隐患的存在

如下图所示代码就存在隐式转换：

当我们在构造函数前加上关键字explicit，就可以禁止单参构造函数进行隐式转换，如下图所示：

3. static成员

3.1 static的基本概念

声明为static的类成员称之为类的静态成员，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

3.2 static成员的特性

• (1)静态成员供类的所有对象共享，不属于任何一个对象

代码验证如下：

#include
using namespace std;

class Date
{
     
public:
	Date(int date) :_date(date)
	{
     }
public:
	static int m_date;
private:
	int _date;
};

int Date::m_date = 0;
void main()
{
     
	Date d1(1);
	Date d2(2);
	Date d3(3);
	printf("d1.m_date=%p\n", &(d1.m_date));
	printf("d2.m_date=%p\n", &(d2.m_date));
	printf("d3.m_date=%p\n", &(d3.m_date));
}

我们通过调试查看对象d1,d2,d3的地址，再和打印出来的d1,d2,d3中m_date的地址，可以看出，三个对象在不同的空间中，而三个对象中m_date的地址是相同的，所以可以证明----->静态成员供类的所有对象共享，不属于任何一个对象

• (2)静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字
• (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)静态成员和类的普通成员一样，也有public,protected,private3种访问级别，也可以具有返回值

3.3 面试题：实现一个类，计算程序中创建了多少个类对象

思路：给一个静态变量初始化为0，任何让这个静态变量在构造函数中++，因为每创建一个对象就要调用一次函数，即每创建一个对象构造函数中的静态变量就会+1

#include
using namespace std;

class Date
{
     
public:
	Date(int date) :_date(date)
	{
     
		m_date++;
	}
public:
	static int GetCount()
	{
     
		return m_date;
	}

private:
	int _date;
	static int m_date;
};

int Date::m_date = 0;
void main()
{
     
	Date d1(1);
	Date d2(2);
	Date d3(3);
	cout << Date::GetCount() << endl;
}

3.4 [问题]

(1) 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

答：不可以，因为静态成员函数没有this指针

(2) 非静态成员函数可以调用静态成员函数吗？

答：可以

4. 友元

4.1 前言

当我们想打印私有成员时，我们可以写一个函数，如何让这个函数返回这个私有对象，调用这个函数打印，代码如下

#include
using namespace std;
class Test
{
     
public:
	Test(int data = 0) :m_data(data)
	{
     }
	Test(const Test& t)
	{
     
		m_data = t.m_data;
	}
	Test& operator=(const Test& t)
	{
     
		if (this != &t)
		{
     
			m_data = t.m_data;
		}
		return *this;
	}
	~Test()
	{
     }
public:
	int GetData()const
	{
     
		return m_data;
	}
private:
	int m_data;
};
int main()
{
     
	Test t(10);
	cout << "t=" << t.GetData() << endl;
	return 0;
}

可当我们想直接打印私有成员的数据怎么办呢？

当我们使用友元函数就可以解决这个问题

4.2 友元的分类

友元分为：友元函数和友元类
 
友元提供了一种突破封装的方式，又是提供了便利。但友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用

4.3 友元函数

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

• 友元函数可以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，不受类访问限定符约束(可在public/private/protected)
• 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

如下代码所示：

一个函数可以是多个类的友元函数代码验证：

#include
using namespace std;

//前向声明
class Test;
class A
{
     
	friend int GetData(Test &d, A &a, int flag);
private:
	int m_adata = 120;
};


class Test
{
     
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Test&d);
	friend int GetData(Test &d, A &a, int flag);
public:
	Test(int data = 0) :m_data(data)
	{
     }
	Test(const Test& t)
	{
     
		m_data = t.m_data;
	}
	~Test()
	{
     }
private:
	int m_data;
};


int GetData(Test &d,A &a,int flag)
{
     
	if (flag == 0)
	{
     
		return d.m_data;
	}
	else
	{
     
		return a.m_adata;
	}
}


ostream& operator<<(ostream& out, const Test&d)
{
     
	out << "t=" <<d.m_data;
	return out;
}


int main()
{
     
	Test d(10);
	A a;
	cout << GetData(d, a, 1) << endl;
	return 0;
}

4.4 友元类

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
 

• 友元关系的单向的，不具有交换性
   
  比如A类和Test类，在A类中声明Test类为其友元类，那么可以在Test类中直接访问A类的私有成员变量，但想在A类中访问Test类中的私有成员变量则不行
   
• 友元关系不能传递
   
  如果B是A的友元类，C是B的友元类，但不能说明C是A的友元

友元类代码举例如下：

#include
using namespace std;

//前置声明
class Time;
class Date
{
     
    //声明时间类为日期类的友元类，则可在时间类中直接访问日期类的私有成员
	friend class Time;
public:
	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0) :_year(year), _month(month), _day(day)
	{
     }
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};


class Time
{
     
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Time&d);
public:
	Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0):_hour(hour), _minute(minute), _second(second)
	{
     }
	void SetDateTime(int year,int month,int day)
	{
     
	    //直接访问日期类的私有成员
		_d._year = year;
		_d._month = month;
		_d._day = day;
		cout << _d._year <<"-"<< _d._month <<"-"<< _d._day<<" ";
	}
	~Time()
	{
     }
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
	Date _d;
};
ostream& operator<<(ostream& out, const Time&d)
{
     
	out <<d._hour<<":"<<d._minute<<":"<<d._second;
	return out;
}


int main()
{
     
	Time b(22,18,5);
	b.SetDateTime(2021,4,15);
	cout << b << endl;
	return 0;
}

5. 内部类

如果一个类定义在另一个类的内部，这个内部的类就叫内部类；内部类是一个独立的类，它不属于外部类，更不能通过外部类的对象去调用内部类。内部类就是外部类的友元类

如下代码中B就是一个内部类：

#include
using namespace std;

class A
{
     
public:
	class B
	{
     
	public:
		void show()
		{
     
			cout << "This is B::show()" << endl;
		}
	private:
		int b_date;
	};
private:
	int a_date;
};

void main()
{
     
	A::B b;
	b.show();
}

注意：

• 内部类可以定义在外部类的public,protected,private都是可以的
• 内部类可以直接访问外部类的static，枚举成员，不需要外部类的对象/类名
• sizeof(外部类)=外部类，和内部类没关系