C++类和对象（7）

目录

3. 友元

3.1 友元函数

3.2 友元类

4. 内部类

5.匿名对象

6.拷贝对象时的一些编译器优化

7. 再次理解类和对象

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3. 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

3.1 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 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。

#include

using namespace std;

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;
};

int main()
{
	Date d1(2024, 2, 9);

	d1 << cout;

	return 0;
}

这样的代码方式就显得很怪。

因此：

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;
}

这样就显得正常了。

说明 :

3.2 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;
};

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。

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;
}

5.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;
}

6.拷贝对象时的一些编译器优化

在传参和传返回值的过程中，一般编译器会做一些优化，减少对象的拷贝，这个在一些场景下还

是非常有用的。

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;
}

目前这些东西了解以下就够了。

7. 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 。