C++类和对象入门(下)

C++类和对象入门

  • 1. Static成员
    • 1.1 Static成员的概念
    • 2.2 Static成员的特性
  • 2.友元
    • 2.1 友元函数
    • 2.2 友元函数的特性
    • 2.3 友元类
  • 3. 内部类
    • 3.1 内部类的概念和特性
  • 4. 匿名对象
  • 5. 再次理解类和对象

1. Static成员

1.1 Static成员的概念

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

2.2 Static成员的特性

  1. 静态成员所有类对象所共享,不属于某个具体的对象,存放在静态区
  2. 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
  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. 静态成员也是类的成员,受public、protected、private 访问限定符的限制

2.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

2.1 友元函数

问题:现在尝试去重载operator<<,然后发现没办法将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;
}

2.2 友元函数的特性

  1. 友元函数可访问类的私有和保护成员,但不是类的成员函数
  2. 友元函数不能用const修饰
  3. 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
  4. 一个函数可以是多个类的友元函数
  5. 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同

2.3 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。
注意:

  1. 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
  2. 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。
  3. 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。
  4. 友元关系不能继承。

举例:

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;
};

3. 内部类

3.1 内部类的概念和特性

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。
class A
{
private:
    static int k;
    int h;
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;
}

4. 匿名对象

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
class Solution {
public:
	int Sum_Solution(int n) {
		//...
		return n;
	}
};
int main()
{
	A aa1;
	//不能这么定义对象,因为编译器无法识别下面是一个函数声明,还是对象定义
	//A aa1();
	//但是我们可以这么定义匿名对象,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,我们可以看到下一行他就会自动调用析构函数
	A();
	A aa2(2);
	//匿名对象在这样场景下就很好用,当然还有一些其他使用场景,这个我们以后遇到了再说
	Solution().Sum_Solution(10);
	return 0;
}

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:

  1. 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
  2. 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
  3. 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。
  4. 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。

C++类和对象入门(下)_第1张图片

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