C++————类与对象＜三＞

目录

一、再谈构造函数

1、函数体内初始化

2、初始化列表初始化

3、explici关键字

二、static成员

概念

三、C++11的成员初始化新玩法

友元

概念：

友元函数

流插入与流提取 重载的实现

友元类

内部类

概念：

特性：

---

 

一、再谈构造函数

1、函数体内初始化

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;
};

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。

2、初始化列表初始化

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

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

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：

①引用成员变量

②const成员变量

③自定义类型成员(该类没有默认构造函数)

class A
{
public:
 A(int a)
 :_a(a)
 {}
private:
 int _a;
};
class B
{
public:
 B(int a, int ref)
 :_aobj(a)
 ,_ref(ref)
 ,_n(10)
 {}
private:
 A _aobj; // 没有默认构造函数
 int& _ref; // 引用
 const int _n; // const
};

总结一下：

1、初始化列表 - 成员变量定义的地方

2、const、引用、没有默认构造函数的自定义类型成员变量必须在初始化列表初始化，他们必须在定义的时候初始化。

3、对于像其他类型成员变量，如int year、int _month，在哪里初始化都可以

4、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；

我们这里用一个例题来看一下成员变量在初始化列表中的初始化顺序

例题代码如下：

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

 void Print() {
 cout<<_a1<<" "<<_a2<

 A. 输出1  1  B.程序崩溃   C.编译不通过   D.输出1  随机值

通过我们观察我们发现程序并没有什么错误，那么答案到底是哪个呢？

 

 我们在编译器中编译了一下，发现选择D选项。

其原因就是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。

3、explici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(2018);

 // 用一个整形变量给日期类型对象赋值
 // 实际编译器背后会用2019构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
 d1 = 2019;

 用explicit修饰构造函数，将会禁止单参构造函数的隐式转换。

二、static成员

概念

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

---

静态成员变量属于整个类，所有对象，生命周期在整个程序运行期间。

class A
{
private:
	static int n;
	int i;
	char a;
};
int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl; //8
	return 0;
}

这里的结果为8，因为静态成员变量属于整个类，是类的所有对象，所以不计入A的大小。

---

静态的成员变量一定要在类外进行初始化。

class A
{
private:
	//声明
	static int m;
};
//定义
int A::m = 0;

---

静态成员函数是没有隐藏的this指针的，所以不能访问任何的非静态成员。

class A
{
public:
	static void Func()
	{
		cout << ret << endl;  // err错误，访问了非静态成员，因为无this指针
		cout << _k << endl; //正确
	}
private:
	//声明
	int ret = 0;
	static int _k;
};
//定义
int A::_k = 0;

---

静态成员变量不用对象也可以访问。

class B
{
public:
    static int a;
};
int B::a=0;
int mani()    
{
    B b;
    cout<

---

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。

1、静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

答案：不可以，因为静态成员函数是没有this指针的，无法调用非静态成员函数。

2、非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

答案：可以，因为静态成员为所有类对象所共享，不受访问限制。

---

例题：

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代码如下：

class Sum {
  public:
    Sum() {
        _ret += _i;
        ++_i;
    }
    static int GetRet() {
        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::GetRet();
    }
};

总结：  第一、这里运用了变长数组  Sum a[n]  这个数组在创建的时候会调用n次，并且以后会学到 Sum* p= new Sum[n] 这种调用方法。

第二、在return返回的时候如果用 return Sum().GetRet();的时候 会再次调用一次构造函数 所以应该把多调用的一次给减去->return  Sum().GetRet()-(n+1)  或者使用 return  Sum::GetRet()  （通过类域访问）或者 Sum a[n-1];  return Sum().GetRet(); 在创建变长数组的时候少调用一次。

第三、由于我们调用的函数是静态成员函数 所以不用对象调用也可以。

三、C++11的成员初始化新玩法

我们之前学过，C++生成的默认构造函数只对自定义类型起作用，而内置类型并不起作用，那么在C++11中做了一个打补丁的补充。

代码如下：

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:
 // 非静态成员变量，可以在成员声明时给缺省值。
 int a = 10;
 B b = 20;
int* p = (int*)malloc(4);
 static int n;
};
int A::n = 10;
int main()
{
 A a;
 a.Print();
 return 0;
}

但需要注意的是这里不是初始化，这里是给声明的成员变量缺省值。

友元

概念：

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

说明：

• 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和原理相同

流插入与流提取 重载的实现

我们通过实现一个流提取(cout<<)和流插入(cin>>)来了解一下友元函数。

 我们通过上图可以发现，cin在istream类中，cout在iostream中。

在我们尝试去重载operator<<，然后发现我们没办法将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需要是第一个形参对象，才能正常使用。所以我们要将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，那么这里就需要友元来解决。

class Date
{
	//友元函数
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);//流插入 <<
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);//流提取 >>
 
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
//流插入 <<
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
	return out;
}
//流提取 >>
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}
int main()
{
	Date d1, d2;
	cin >> d1 >> d2;
	cout << d1 << d2;
}

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。

比如上述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时A的友元。

class Date; // 前置声明
class Time
{
 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
public:
 Time(int hour, int minute, int second)
 : _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;
 }

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：

1. 内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。

2. 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。

3. sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。

class A
{
private:
 static int k;
 int h;
public:
 class B
 {
 public:
 void foo(const A& a)
 {
 cout << k << endl;//OK
 cout << a.h << endl;//OK
 }
 };
};
int A::k = 1;
int main()
{
 A::B b;
 b.foo(A());

 return 0;
}