C++ 类和对象（三）

类和对象（一）

类和对象（二）

日期类

---

目录

一.   再谈构造函数

1.构造函数体赋值

2.初始化列表

3.隐式类型转换与explicit关键字

4.C++11优化

二.   static成员

1.概念

2.特性

三.   友元

1.友元函数

2.友元类

四.   内部类

五.   匿名对象

---

一.   再谈构造函数

1.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。

就像我们在日期类中写的构造函数

Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = 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，但是不能将其称为对对象中成员变量的初始化，构造函数体中的语句只能将其称为赋初值，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。

而想要实现初始化，就要使用到我们下面所介绍的初始化列表

---

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。

例如上面的日期类的构造函数，它的初始化列表就可以写作这样

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

要注意的是，每个成员变量在初始化列表中只能出现一次，这是因为本身初始化就只能初始化一次

而在日期类中，我们无论是使用初始化列表，还是在构造函数体中进行赋初值都是可以的

那么初始化列表存在的意义是什么呢？

这是由于，除开日期类中的成员变量，还有一些变量必须要进行初始化，例如引用成员变量、const成员变量、自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

因此我们在实现构造函数时，为了避免出现错误，还是尽量使用初始化列表。

同时，还有几点我们需要注意

1.无论我们是否使用初始化列表，正如系统生成的默认构造函数那样，会调用自定义类型的默认构造函数。

class A
{
public:
	A(int a = 0)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
		_a = a;
	}
	A(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
		
		return *this;
	}
private:
	int _a;
};

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day, const A& aa)
	{
		_aa=aa;
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year; 
	int _month;
	int _day;

	A _aa;
};

int main()
{
	A a(10);
	Date d(2022, 1, 1, a);
	return 0;
}

 

 例如上面的代码中，总共调用了两次A类的默认构造函数，默认构造函数第一次很显然是在A a(10)定义时调用的，而第二次，便是在Date类定义对象_aa时调用的。

而若是使用初始化列表

class A
{
public:
	A(int a = 0)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
		_a = a;
	}
	A(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
		return *this;
	}
private:
	int _a;
};
class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day, const A& aa)
		:_aa(aa)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year; 
	int _month;
	int _day;

	A _aa;
};

 

而只会调用一次默认构造函数 

2.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

还是来看一段代码

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();
}

我们在上面说了。声明的次序就是初始化的次序，所以即使初始化列表中的先后顺序为_a1,_a2，但初始化的顺序还是_a2,_a1，因此，在_a2初始化时_a1是随机值，因此打印出来的是1和随机值

---

3.隐式类型转换与explicit关键字

在内置类型中，我们就已经学过隐式类型转换，而类也能进行隐式类型转换

例如一个只有一个成员函数的类

class A
{
public:
	A(int a = 0)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
		_a = a;
	}
	A(const A& aa)
	{
        cout << "A(const A& aa)" << endl;
		_a = aa._a;
	}
private:
	int _a;
};

我们可以直接定义一个对象

A a1(1);

也可以使用隐式类型转换来定义一个对象

A a2=1;

而第一种方式，不必多说，调用了一次构造函数

而第二种方式，首先是调用构造函数构造一个对象，就像这样

A a2 = A(1)

之后调用拷贝构造函数将该对象拷贝到a2中

但在我们使用vs2022实际测试的时候，会发现，第二种方式只是调用了一次构造函数

 这是因为，在一些编译器中，会将多个连续的构造优化为一个

同样，隐式类型转换也不只是适用于只有一个类成员的函数

class A
{
public:
	A(int a = 0,int b=0)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	A(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
		_b = aa._b;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
		_b = aa._b;
		return *this;
	}
private:
	int _a;
	int _b;
};

int main()
{
	A a1=1;
	return 0;
}

例如这样的一个类，依然类似于A(1)，将a赋初值为1，b则因缺省而赋值为0 

若是我们不想进行隐式类型转换，我们便可以在构造函数前加上explicit。

---

4.C++11优化

class Date
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year=0;
	int _month=1;
	int _day=1;

};

int main()
{
	Date d;
	d.Print();
	return 0;
}

在C++11中，加入了以上的写法，在类成员变量后可以直接给值

但这并不是在初始化，而是将这个值作为缺省值。 

---

---

二.   static成员

1.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。静态成员变量一定要在类外进行初始化（类成员变量只能在构造函数中赋初值一次，而若是静态成员变量在构造函数中赋初值，则每一个对象都要调用一次构造函数，不符合规定）

2.特性

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，生命周期为整个程序

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

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成员

静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制

例如这样一个题目，我们就可以使用静态成员来完成

我们可以定义一个大小为n的成员数组(a[n])，而类(A)中的成员分别为所加的数字(_count)和总和(_sum)，而构造函数中将_count++，并加在sum之中，最后返回静态成员 _sum

class Sum
{
public:
    Sum()
    {
        _count++;
        _sum+=_count;
    }
    static int GetSum()
    {
        return _sum;
    }
private:
    static int _count;
    static int _sum;
};

int Sum::_count=0;
int Sum::_sum=0;

class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) 
    {
        Sum a[n];
        return a[0].GetSum();
    }
};

---

---

三.   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。

友元分为：友元函数和友元类

1.友元函数

我们先来解决一个问题

在之前的日期类中，我们实现了大多数的运算符的重载，我们在这里再来看一下流提取和流插入运算符的重载

首先，来看一下流提取

class Date
{
public:

	Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d(2022, 1, 1);
	cout << d << endl;
}

流提取运算符的操作数其实有两个，分别是cout和d，而cout的类型是什么呢？

可以看到，是ostream这样一个类型 

若是像往常一样将重载写在类中

bool operator<<(ostream& _cout)

只能是写作这样，但我们知道，this指针必定是第一个参数，而在流提取运算符中，cout是左操作数，d是右操作数，因此我们便不能将其写进类中

因此，我们只能写到类外部，但这样我们又无法读取私有的类成员变量，因此我们就需要用到友元函数

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。

class Date
{
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const 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)
{}

int main()
{
	Date d;
	cout << d << endl;
	return 0;
}

用法大概就是这样

这样，操作符重载时就能读取类中私有的类成员变量了

同时，要注意的是，在输出时，一行中常常有多个流提取运算符，因此，我们需要一个返回值来将cout返回，从而达到下面的效果

cout<

这样，我们就可以完成流提取运算符的重载了，流插入也是一样的

class Date
{
	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;
	cout << d << endl;
	return 0;
}

---

2.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。

使用时类似于友元函数

class Time
{
	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)
	{
		_t._hour = hour;
		_t._minute = minute;
		_t._second = second;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	Time _t;
};

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C是B的友元， B是A的友元，则不能说明C时A的友元。

友元关系不能继承，在继承位置再给大家详细介绍。

---

---

四.   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。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访问内部类的成员。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，参见友元类的定义，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

C++用得少，随便看看吧

---

---

五.   匿名对象

匿名对象的特点不用取名字，但是他的生命周期只有这一行，下一行他就会自动调用析构函数

举个例子

还是日期类，我们这里的头文件内容和函数实现的源文件的内容就不写了，想看的去文章找

日期类

就比如说在获取两个日期直接隔多少天时，我们使用的是 - 的运算符重载

int main()
{
	Date d1(2022, 3, 11);
	Date d2(2022, 2, 1);
	cout<<(d1 - d2)<

若是不进行其他操作，我们也可以写作匿名对象

int main()
{
	cout<<(Date(2022, 3,11) - Date(2022,2,28))<

除此之外，只要是只使用一次的对象，都可以写作匿名对象。