类和对象（下）

续类和对象（中）http://t.csdn.cn/cl2Lv

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

目录

4、运算符重载的补充

5、赋值和拷贝构造的区别

6、优化运算符重载代码

7、声明定义分离

8、下标引用操作符的重载

9、流插入和流提取的重载

(十三)const成员

(十四)再谈构造函数

1、构造函数体赋值

2、初始化列表

【注意】

3、explicit关键字

(十五)static成员

1、概念

2、特性

【问题】

(十六)友元

1、友元函数

2、友元类

(十七)内部类

 (十八)匿名对象

 (十九)拷贝对象时的一些编译器优化

---

4、运算符重载的补充

我们已经知道拷贝构造的传参必须用引用才能实现，否则会出现死循环

Date(const Date& d)
	{
		//...
	}

那运算符重载传参用不用引用呢？？？

void operator=(const Date d)
	{
		//...
	}
void operator=(const Date& d)
	{
		//...
	}

这两个代码哪个对呢？？？

答案是都可以

拷贝构造传参使用引用的原因是每次传参都需要再调用拷贝构造函数，不用引用会一直调用自己，而运算符重载的传参是先调用拷贝构造函数（运算符重载的传参不是调用自己），而拷贝构造函数是正确的，拷贝后直接返回了operator函数，并不会形成死循环。

但是最好用引用，因为不用引用的话需要调用一次拷贝构造，降低了运行效率

还是要具体情况具体分析

5、赋值和拷贝构造的区别

赋值：两个已经存在的对象进行拷贝

	Date da(2023, 7, 31);
	Date db;
	db = da;			//赋值

拷贝构造：一个已经存在的对象去初始化另一个要创建的对象

	Date da(2023, 7, 31);
	Date db(da);			//拷贝构造

6、优化运算符重载代码

我们正常的赋值运算符是可以连续赋值的

int i,j;
i = j = 10;

 但是我们写的代码会出问题

	 void operator=(const Date& d)
	 {
		 _year = d._year;
		 _month = d._month;
		 _day = d._day;
	 }

正常的赋值运算符会有个返回值，会返回左操作数，即j = 10 首先把10赋给j，返回值为j(10)

我们写的时候也要写个返回值 

	 Date& operator=(const Date& d)
	 {
		 _year = d._year;
		 _month = d._month;
		 _day = d._day;
		 return *this;
	 }

 但是如果出现da=da这种情况，再运行代码就有点多余的，所以我们可以加上限制条件

	 Date& operator=(const Date& d)
	 {
		 if(this!=&d)
		 {
			 _year = d._year;
			 _month = d._month;
			 _day = d._day;
		 }
		 return *this;
	 }

当然，如果不写赋值重载的话编译器会自动产生一个默认赋值重载函数，作用和浅拷贝一样

日期类这种可以不用写，但像栈这种浅拷贝无法实现的需要自己写赋值重载函数实现深拷贝

7、声明定义分离

由于如果一个类的全部定义都写在类中，寻找类的作用有些难找，所以类的声明和定义是可以分离的

 

 不过函数名之前要写类名和::

8、下标引用操作符的重载

我们写顺序表的时候总需要先用指针才能访问数据，我们可以通过运算符重载来实现直接使用下标引用操作符[]来实现访问

struct SeqList
{
public:
	void PushBack(int x)
	{
		//扩容
		//...
		_a[_size] = x;
		_size++;
	}
    int GetSize()
	{
		return _size;
	}
	int& operator[](int i)
	{
		assert(i < _size);
		return _a[i];
	}
private:
	int* _a = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	int _size = 0;
	int _capacity = 0;
};
int main()
{
	SeqList s;
	s.PushBack(1);
	s.PushBack(2);
	s.PushBack(3);
	s.PushBack(4);
	for (size_t i = 0; i < s.GetSize(); i++)
	{
		cout << s[i] << " " ;
	}
	return 0;
}

9、流插入和流提取的重载

已知内置类型cout<

所以我们自己也可以写一个日期类重载

void Date::operator<<(ostream& out)
{
	out << _year << "-" << _month << "-" << _day;
}

但这样左边的应该是d，右边是cout

	Date d8(2023, 1, 1);
	d8 << cout;    //d8.operator<<(cout);

反过来不行，因为顺序不匹配，但这不符合我们的认知

要解决这个问题，只能用全局，成员函数的this位置是固定死的无法改变

void operator<<(ostream& out,Date& d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
}

私有变量访问运用了友元声明，后面会说。

但是这样无法连续使用

 同样，我们运用返回值来解决

ostream& operator<<(ostream& out,Date& d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
	return out;
}

流提取也同理

istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

(十三)const成员

为什么会出错呢？

 d7.Print();编译器会转化为d7.Print(&d7);而&d7的类型是const Date*

Print();编译器会转化为Print(Date* this)

由const Date*传为Date* 是权限的扩大

 那如何解决这个问题呢？？？this并不能在形参中显示的写

为了解决这一问题，直接在函数后加const

将 const 修饰的 “ 成员函数 ” 称之为 const 成员函数 ， const 修饰类成员函数，实际修饰该成员函数 隐含的 this 指针 ，表明在该成员函数中 不能对类的任何成员进行修改。

 在Date类中↓

1、对返回值的const修饰，使返回值不可修改，只有当返回值是引用指针的时候才有意义，因为不是引用，函数返回会产生临时变量，返回临时变量，临时变量具有常性

2、对成员函数的const的修饰

3、对形参a的const的修饰

4、对Date* this的const的修饰->const Date* this

void Print() const;    //1
void Print();          //2

这两个函数是可以同时存在的，构成函数重载

当const d7调用Print时会调用1(如果没有1会报错)

当非const d1调用Print时会调用2(如果没有2就调用1)

1. const 对象可以调用非 const 成员函数吗？不能

2. 非 const 对象可以调用 const 成员函数吗？能

3. const 成员函数内可以调用其它的非 const 成员函数吗？不能

4. 非 const 成员函数内可以调用其它的 const 成员函数吗？能

只读函数可以加const，内部不涉及修改生成

(十四)再谈构造函数

1、构造函数体赋值

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 。

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。

初始化列表是每个成员定义的地方

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

函数体内初始化和初始化列表也可以混着用

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

为什么有初始化列表呢？为了做什么呢？

当成员变量是const修饰时，无法用函数体内初始化

引用变量同样如此 

以及自定义类型

这些类型用初始化列表初始化

初始化列表的初始化顺序是按照声明顺序，和初始化列表中的顺序无关

若初始化列表中没有声明的一些变量也会定义，不过是随机值(若有缺省值给缺省值)，之后走赋值

【注意】

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

        2)const成员变

        3)自定义类型成员( 且该类没有默认构造函数时 )

3. 尽量使用初始化列表初始化，因为不管你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。

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。

3、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 。

C++支持单参数构造函数的隐式类型转换

class A
{
public:
	 A(int a)
	{
		_p = a;
	}
private:
	int _p;
};
int main()
{
	//正常
	A a1(1);
	//单参数构造函数的隐式类型转换
	A a2 = 2;
	return 0;
}

所以我们在顺序表时传参可以直接写入值，编译器会优化

class A
{
public:
	A(int a)
	{
		_a = a;
	}
private:
	int _a;
};
struct SeqList
{
public:
	void PushBack(A x)
	{
		//扩容
		//...
		_a[_size] = x;
		_size++;
	}
	int GetSize()
	{
		return _size;
	}
private:
	A* _a = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	int _size = 0;
	int _capacity = 0;
};
int main()
{
	SeqList s;
	s.PushBack(1);
	s.PushBack(2);
	s.PushBack(3);
	s.PushBack(4);
	
	return 0;
}

如果不想让隐式类型转换发生就用explicit关键字

同时C++11支持多参数的隐式类型转换，不过需要{}括起传参的内容

class A
{
public:
	A(int a,int b)
	{
		_p = a;
		_t = b;
	}
private:
	int _p;
	int _t;
};
int main()
{
	//正常
	A a1(1,1);
	//多参数的隐式类型转换
	A a2 = { 2,2 };
	return 0;
}

(十五)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。

成员变量不属于某个对象，是属于全部对象。是存在静态区的而不是对象

当我们需要统计创建了多少个对象，还剩多少个对象的时候就需要用到静态成员

而不用全局，因为全局时刻都能被改

class A
{
public:
	A()
	{
		m++;
		n++;
	}
	A(const A& a)
	{
		m++;
		n++;
	}
	~A()
	{
		n--;
	}
	static void print()
	{
		cout << m << " " << n << endl;
	}
private:
	static int m;
	static int n;
};
int A::m = 0;
int A::n = 0;
int main()
{
	A a1;
	A a2;
	A a3;
	A a4;
	A a5;
	A();
	A::print();
	return 0;
}

static的成员函数可以用类名调用

2、特性

1. 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

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

【问题】

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？不可以

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？可以

(十六)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

我们之前写<<和>>重载的时候已经用过了友元，该重载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。

将函数名放在类中，在前面加上关键词friend，该函数就可以直接使用该类中的私有成员

friend ostream& operator<<(ostream& out,Date& d)

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;
}

说明：

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、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。

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;
};

说明：

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

   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。

2.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。

3.友元关系 不能继承 ，在继承位置再给大家详细介绍。

(十七)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。

内可以访问外，外不能访问内

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;
}

 (十八)匿名对象

class A
{
public:
	A(int a)
	{
		_p = a;
	}
private:
	int _p;
};
int main()
{
	//有名对象
	A a1(1);
	//匿名对象
	A(2);
	return 0;
}

匿名对象的生命周期只有一行

当A的构造函数添上了explicit时，顺序表无法再直接写值，我们就可以用匿名对象写，就不用先创建对象，再添加

class A
{
public:
	explicit A(int a)
	{
		_a = a;
	}
private:
	int _a;
};
struct SeqList
{
public:
	void PushBack(A x)
	{
		//扩容
		//...
		_a[_size] = x;
		_size++;
	}
	int GetSize()
	{
		return _size;
	}
private:
	A* _a = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	int _size = 0;
	int _capacity = 0;
};
int main()
{
	SeqList s;
	s.PushBack(A(1));
	s.PushBack(A(2));
	s.PushBack(A(3));
	s.PushBack(A(4));
	
	return 0;
}

 (十九)拷贝对象时的一些编译器优化

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
		if (this != &aa)
		{
			_a = aa._a;
		}
		return *this;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
void f1(A aa)
{}
A f2()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	// 传值传参
	A aa1;
	f1(aa1);
	cout << endl;
	// 传值返回
	f2();
	cout << endl;
	// 隐式类型，连续构造+拷贝构造->优化为直接构造
	f1(1);
	// 一个表达式中，连续构造+拷贝构造->优化为一个构造
	f1(A(2));
	cout << endl;
	// 一个表达式中，连续拷贝构造+拷贝构造->优化一个拷贝构造
	A aa2 = f2();
	cout << endl;
	// 一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化
	aa1 = f2();
	cout << endl;
	return 0;
}