类和对象（下篇）
目录
- 1.再谈构造函数
-
- 1.1构造函数体赋值
- 1.2初始化列表
- 1.3explicit关键字
- 2.Static成员
-
- 2.1概念
- 2.2特性
- 3.友元
-
- 3.1友元函数
- 3.2友元类
- 4.内部类
- 5.再次理解类和对象
- 总结
1.再谈构造函数
1.1构造函数体赋值
如下为对象赋初值构造函数体的语句，不能称作初始化。
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
1.2初始化列表
初始化列表，以一个冒号开始，接着是以一个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者表达式。
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最多只能出现一次（初始化只能初始化一次）。
eg1:
class B
{
public:
B(int& ref)
{
_ref = ref;
}
private:
int& _ref; // 引用
};
代码编译运行的结果为：
正确的定义方式：
class B
{
public:
B(int& ref)
:_ref(ref)
{}
private:
int& _ref; // 引用
};
根据引用的规定，引用在定义的时候必须初始化。不可以使用函数体赋值对类引用成员变量，要使用初始化列表对类引用成员变量初始化。
eg2:
class B
{
public:
B(int n)
{
_n = n;
}
private:
const int _n;//const成员变量
};
代码编译运行的结果为：
正确的定义方式：
class B
{
public:
B(int n)
:_n(n)
{}
private:
const int _n;//const成员变量
};
类
const成员变量必须在定义时初始化，而且要使用初始化列表初始化，不能使用构造函数体赋值。
eg3:
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{}
private:
int _a;
};
class B
{
public:
B(int a)
{
_aobj = a;
}
private:
A _aobj; // 没有默认构造函数
};
代码编译运行的结果为：
正确的定义方式：
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{}
private:
int _a;
};
class B
{
public:
B(int a)
:_aobj(a)
{}
private:
A _aobj; // 没有默认构造函数
};
类里面自定义成员变量没有默认构造函数（不需要传参就可以调用的构造函数）时，需要使用初始化列表对自定义成员变量初始化。
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
}
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（且类没有默认构造函数时）
③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，没有定义初始化列表，编译器会先使用自己构造的初始化列表。
#include代码运行的结果：
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
#include代码运行的结果为：
建议的使用方式：
#include建议： 成员变量在类中声明次序与初识化列表的初始化成员变量的顺序保持一致。
初始化列表能否代替构造函数体赋值呢？
class AA
{
public:
AA(int row = 10, int col = 5)
:_row(row)
,_col(col)
{
aa = (int**)malloc(sizeof(int*) * row);
for (int i = 0; i < row; i++)
{
aa[i] = (int*)malloc(sizeof(int) * col);
}
}
private:
int** aa;
int _row = 6;
int _col = 6;
};
使用动态开辟二维数组，使用初始化列表不一定能完成，需要使用构造函数体赋值。建议： 先使用初始列表，如果初始化列表完成不了自己的需求，可以使用函数体赋值辅助。
1.3explicit关键字
构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数或者除第一个参数无默认值其余均有默认值的构造函数，还具有类型转换的作用。
eg1:
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A& aa1 = 2;
return 0;
}
代码编译运行的结果为：
int类型变量拷贝构造为A类型的临时对象时会发生隐式类型转换，然后将A类型临时对象拷贝为A类型的aa1，但是该临时对象具有常性，由引用使用规则可知权限可以缩小不可以放大，所以编译器会报错，需要加const类型进行修饰。如const A aa1 = 2;。
eg2:
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A aa2 = 2;
//将2拷贝为A类型的临时对象，再将临时对象拷贝构造为aa2-->编译器会优化为构造
return 0;
}
代码运行的结果为：
以上的代码允许发生隐式类型转换，所以才能进行拷贝构造，对于连续的拷贝构造，编译器会直接优化构造。
对于上面的代码可读性不是很好，请看如下代码：
class A
{
public:
//explicit修饰构造函数，禁止类型转换
explicit A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A aa2 = 2;
//将2拷贝为A类型的临时对象，再将临时对象拷贝构造为aa2-->编译器会优化为构造
return 0;
}
代码编译的结果为：
总结： 用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。
2.Static成员
2.1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。
面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。
方法一：
int _scount = 0;
class A
{
public:
A() { ++_scount; }
A(const A& t) { ++_scount; }
~A() { --_scount; }
};
A aa0;
void Func()
{
static A aa2;
cout << __LINE__ << ":" << _scount << endl;
}
int main()
{
cout << __LINE__ << ":" << _scount << endl;
A aa1;
Func();
cout << __LINE__ << ":" << _scount << endl;
return 0;
}
如果我们使用全局变量，再任何地方都可以对_scount进行修改，会被随意破坏。
方法二：
class A
{
public:
A() { ++_scount; }
A(const A& t) { ++_scount; }
~A() { --_scount; }
static int GetACount() { return _scount; }
private:
static int _scount;
};
void Func()
{
static A aa2;
cout << __LINE__ << ":" << A::GetACount() << endl;
}
int A::_scount = 1;
int main()
{
cout << __LINE__ << ":" << A::GetACount() << endl;
A aa1;
Func();
cout << __LINE__ << ":" << A::GetACount() << endl;
return 0;
}
使用类静态私有成员变量，同时通过静态成员函数，获取运行过程中对象个数，其他地方不能随意破坏，进行了很好的封装。
2.2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
- 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
非静态成员函数可以调用静态成员函数，静态成员函数不可以调用非静态成员函数，因为静态成员函数没有使用this指针，不能访问私有成员变量。
利用该特性可以在指定区域创建变量
class A
{
public:
static A GetStackObj()
{
cout << "static A GetStackObj()" << endl;
static A aa1;
return aa1;
}
static A* GetHeapObj()
{
cout << "static A* GetHeapObj()" << endl;
return new A;
}
private:
int a1;
};
int main()
{
A x=A::GetStackObj();
A* y = A::GetHeapObj();
return 0;
}
如果是非静态成员函数调用创建变量，需要
this指针才能创建，该函数就是用来创建变量的，所以不可以用非静态成员函数实现；但静态成员变量函数不需要this指针，所以可以调用对应的函数创建变量。
3.友元
3.1友元函数
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。所以要将operator<<重载成全局函数。但又会导致类外没办法访问成员，此时就需要友元来解决。operator>>同理。
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
// d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
// 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this，所以d1必须放在<<的左侧
ostream& operator<<(ostream& _cout)
{
_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
return _cout;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
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);
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;
cin >> d;
cout << d << endl;
return 0;
}
特性：
- 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
const修饰，没有使用this指针。- 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。
3.2友元类
①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。
②友元关系是单向的，不具有交换性。
③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 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 = 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;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
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。
4.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。
class A
{
private:
int h;
static int k;
public:
class B // B天生就是A的友元
{
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;
}
代码运行的结果：
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成员，不需要外部类的对象/类名。
- sizeof（外部类），和内部类没有任何关系。
5.再次理解类和对象
现实生活中的实体计算机并不认识，计算机只认识二进制格式的数据。如果想要让计算机认识现实生活中的
实体，用户必须通过某种面向对象的语言，对实体进行描述，然后通过编写程序，创建对象后计算机才可以
认识。比如想要让计算机认识洗衣机，就需要：
- 用户先要对现实中洗衣机实体进行抽象—即在人为思想层面对洗衣机进行认识，洗衣机有什么属性，有
那些功能，即对洗衣机进行抽象认知的一个过程- 经过1之后，在人的头脑中已经对洗衣机有了一个清醒的认识，只不过此时计算机还不清楚，想要让计
算机识别人想象中的洗衣机，就需要人通过某种面相对象的语言(比如：C++、Java、Python等)将洗衣
机用类来进行描述，并输入到计算机中- 经过2之后，在计算机中就有了一个洗衣机类，但是洗衣机类只是站在计算机的角度对洗衣机对象进行
描述的，通过洗衣机类，可以实例化出一个个具体的洗衣机对象，此时计算机才能洗衣机是什么东西。- 用户就可以借助计算机中洗衣机对象，来模拟现实中的洗衣机实体了。
在类和对象阶段，大家一定要体会到，类是对某一类实体(对象)来进行描述的，描述该对象具有那些属性，
那些方法，描述完成后就形成了一种新的自定义类型，才用该自定义类型就可以实例化具体的对象。
总结
本章我们一起了解了类和对象中初识化列表，static成员、友元类、内部类等知识，希望对大家认识类对象有些许帮助，感谢大家阅读，如有不对欢迎纠正！