C++类与对象（3）
类与对象（3）
- 共享数据的保护
-
- 常对象
- 用const修饰的类成员
-
- 常成员函数
- 常数据成员
- 常引用
- 再谈构造函数
-
- 构造函数赋值
- 初始化列表
- explicit关键字
- static成员
- C++11成员初始化
- 友元
-
- 友元函数
- 友元类
- 内部类
- 牢记只有普通成员函数才有this指针。友元函数、静态函数、全局函数均没有this指针。
- 声明是告诉变量的类型和名称，定义是需要开辟空间的。
- 强制类型转换：
int i = d;
const int& i=d;
思考：为什么要用const
因为引用类型具有常性，所以加const。
共享数据的保护
- 对于既需要共享又要防止改变的数据应该声明为常量，因为常量在程序的运行期间是不可改变的，所以可以有效的保护数据。
- 声明对象时可以用const修饰，称之为常对象。
常对象
- 定义: 它的数据成员值在对象的整个生存周期周期内不能被改变，也就是说常对象必须进行初始化，而且不能被更新。
- 常对象的语法形式：const 类型说明符 对象名
注意： 在声明常对象时，把const关键字放在类型名后面也是允许的，不过一般都是放在前面。
如下代码所示：
class A
{
public:
A(int i, int j)
{
}
private:
int x, y;
};
int main()
{
const A a(1, 2); //常对象不能被更新。
return 0;
const int n=20;
n=10;//错误，具有常性，不能赋值更新
}
注意： 在定义一个变量或者常量时为它指定的初值叫做初始化，而在定义一个变量或常量以后使用赋值运算符修改它的值叫做赋值。
改变对象的数据成员值有两种：
- 通过对象名访问其成员对象。
- 在类的成员函数中改变数据成员的值。
用const修饰的类成员
常成员函数
使用const关键字修饰的函数为常成员函数，具体声明为：类型说明符 函数名(参数表) const;
注意：
- const时函数类型的一个组成部分，因此在函数的定义部分也要带const关键字。
- 如果将一个对象说明为常对象，则通过该常对象只能调用它的常成员函数，而不能调用其他成员函数。
- 无论是否通过调用常成员函数，在常成员函数调用期间，目的对象都被视为常对象，因此常对象不能更新目的对象的数据成员，也不能针对目的对象调用该类型中没有用的const修饰成员函数。
- const关键字可以用重载函数的区分：
void print();
void print() const；就是一种。
常数据成员
使用const说明的数据成员为常数据成员。如果在一个类中说明一个常数据成员，那么任何成员函数中都不饿能对该成员赋值。构造函数对该成员必须进行初始化，就只能通过初始化列表。
如下代码所示：
#include运行结果如下：
注意： 类成员中的静态变量和常量都应该在类定义之外加以定义，但C++标准规定一个例外：类的静态常量如果具有整数类型或枚举类型，那么可以直接在类定义中为它指定常量值。
常引用
如果在声明引用时用const修饰，被声明的引用就是常引用。常引用所引用的对象不能被更新。
如下代码所示：
#include运行结果：
再谈构造函数
构造函数赋值
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
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。
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。
如下代码所示：
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year), _month(month), _day(day)
{
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
注意：
- 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)。
- 类中的成员柏寒一下成员，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(该类没有默认构造函数)。
如下代码所示：
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
}
private:
int _a;
};
class B
{
public:
B(int a, int ref)
:_aa(a),_ref(ref),_n(10)
{
}
private:
A _aa;
int& _ref;
const int _n;
};
在不使用初始化列表进行对象实例化时：要使用两次构造函数和一次操作符重载：
#include运行图如下：
在使用初始化列表进行对象实例化时：要使用一次构造函数和一次拷贝构造：
class A
{
public:
A(int a = 0)
{
cout << "A(int a = 0)" << endl;
}
A(const A& aa)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
_a = aa._a;
}
A& operator=(const A& aa)
{
cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
_a = aa._a;
return *this;
}
private:
int _a;
};
class Date
{
public:
//不使用初始化列表
Date(int year, int month, int day, const A& aa)
:_aa(aa)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//使用初始化列表
private:
int _year;
int _month;
int _day;
A _aa;
};
int main()
{
A aa(10);
Date d1(2022, 2, 1, aa);
cout << endl;
Date d2(2022, 2, 1, A(10));
return 0;
}
尽量使用初始化列表初始化，不管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。
class Time
{
public:
Time(int hour = 0)
:_hour(hour)
{
cout << "Time()" << endl;
}
private:
int _hour;
};
class Date
{
public:
Date(int day)
{
}
private:
int _day;
Time _t;
};
int main()
{
Date d(1);
return 0;
}
运行截图：
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 aa(1);
aa.Print();
return 0;
}
声明次序中：_a2是先声明的，然后_a1再声明，所以初始化中先初始化的_a2(_a1),此时_a1还未初始化，是随机值，所以_a2(_a1)是随机值，再初始化_a1(a),此时_a1(a)的值为1。综上，运行结果为：1 和随机值。
运行结果如下：
explicit关键字
构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用。
class Date
{
public:
Date(int year)
:_year(year)
{
}
/*explicit Date(int year)
:_year(year)
{
}*/
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void TestDate()
{
Date d1(2021);//隐式类型转换
d1 = 2022;
}
Date(2021);Date d2=2022;虽然它们两个都是直接构造，但是过程是不一样的。
本来用2022构造一个临时对象Date(2022),再用这个对象拷贝构造d2,但是编译器在连续的一个过程中，多个构造会被优化，合二为一。所以这里优化为一个构造。而使用explicit会禁止隐式类型转换就不能进行d1=2022隐式转换了。
这时隐式类型转化就会报错。
static成员
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，静态的成员变量一定要在类的外面初始化。静态成员函数没有this指针（只能访问静态成员变量和成员函数）。
例一：实现一个类，计算程序中创建多少个类对象。
class A
{
public:
A(int a = 0)
:_a(a)
{
++_sCount;
}
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
++_sCount;
}
static int GetCount()
{
return _sCount;
}
private:
int _a;
static int _sCount;//声明变量
};
int A::_sCount = 0;
void f(A a)
{
}
int main()
{
A a1;
A a2 = 1;
f(a1);
cout << A::GetCount() << endl;
return 0;
}
运行如下：
运行如下：
static成员特征：
- 静态成员为所有类对象共享，不属于某个具体实例。
- 静态成员变量必须在类外定义，定义是不添加static关键字。
- 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。
- 静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态类成员。
- 静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private 3种访问级别，也可以具有返回值。
C++11成员初始化
C++11支持非静态成员变量在声明时进行初始化赋值，但是要注意这里不是初始化，这里是给成员变量缺省值。
初始化有且仅有一次，在初始化列表中初始化。
class B
{
public:
B(int b = 0)
:_b(b)
{
}
int _b;
};
class A
{
public:
void Print()
{
cout << a << endl;
cout << b._b << endl;
cout << p << endl;
}
private:
int a = 10; // 要注意的是这里不是初始化，因为这里是声明，不能初始化
B b = 20;
int* p = (int*)malloc(4);
static int n;
// 静态的不能这样给缺省值，必须在类外面全局位置定义初始化
// static int n = 10;
int arr[2] = { 1,2 };
};
int A::n = 10;
int main()
{
A a;
a.Print();
return 0;
}
友元
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，有时候提供了便利。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
现在我们尝试去重载operator<<,然后发现我们没有办法将operator<<重载成成员函数。因为cout的输出流对象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置。 this指针默认是第一个参数也就是左操作数了。但是实际使用中cout需要是第一个参数对象，才能正常使用。所以我们将要operator<<重载成全局函数。但是这样的话，又会导致类外没办法访问成员，那么这就需要友元来解决，operator>>同理。
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。
#include运行结果：
注意：
- 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和原理相同。
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。
- 友元关系是单向的，不具有交换性。
比如下述Time类和Date类，在Time类中声明Date类为其友元类，那么可以在Date类中直接访问Time类的私有成员变量，但想在Time类中访问Date类中私有的成员变量则不行。 - 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是A的友元。
class Date;
class Time
{
public:
friend class Date;
//声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就直接访问Time类中的私有成员变量。
Time()
{
}
Time(int hour,int minute,int second)
:_hour(hour), _minute(minute),_second(second)
{
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
public:
Date()
{
}
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
:_year(year),_month(month),_day(day)
{
}
void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second)
{
_t._hour = hour;
_t._minute = minute;
_t._second = second;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
内部类
概念： 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。注意此时这个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。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。
注意： 内部类就是外部类的友元类。注意友元类的定义，内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类中
的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。
特性：
- 内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
- 注意内部类可以直接访问外部类中的static、枚举成员，不需要外部类的对象/类名。
- sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。
#include运行结果所示：
练习：
newcode链接
题解：
class Sum
{
public:
Sum()
{
_ret+=_i;
++_i;
}
static int GetSum()
{
return _ret;
}
private:
static int _i;
static int _ret;
};
int Sum::_i=1;
int Sum::_ret=0;
class Solution {
public:
int Sum_Solution(int n) {
Sum a[n];
return Sum::GetSum();
}
};