C++从青铜到王者第四篇:C++类和对象(下篇)
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++从青铜到王者第四篇:C++类和对象(下篇)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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前言
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。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day) //构造函数
{
_year = year;
_year=2021; //第二次赋值
_month = month;
_month=6; //第二次赋值
_day = day;
_day=10; //第二次赋值
}
void Display()
{
std::cout << _year << ":" << _month << ":" << _day << std::endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
//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
Date d1(2021, 6, 7);
d1.Display();
return 0;
}
虽然上述构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称作为类对象成员的初始化，构造函数体中的语句只能将其称作为赋初值，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。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year),
_month(month),
_day(day)
{}
void Display()
{
std::cout << _year << ":" << _month << ":" << _day << std::endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2021, 6, 7);
d1.Display();
return 0;
}
【注意】
- 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)。
- 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成员变量
3.自定义类型成员(该类没有默认构造函数)
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
class A
{
public:
A(int x)
{
std::cout << "A(int x)" << std::endl;
_x = x;
}
private:
int _x;
};
class Date
{
public:
// 可以理解成，一个对象的单个成员变量在初始化列表是
// 这个其实算是初始化列表初始化和函数体内初始化不同的地方，也是他的价值体现
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
, _n(10) //const成员变量
, _ref(year) //引用成员变量
, _a(1) // 显示去调用
{}
private:
// 成员变量声明
int _year;
int _month;
int _day;
// 他们必须在定义的时候初始化
const int _n;
int& _ref;
A _a;
};
int main()
{
Date d1;
//Date d2;
return 0;
}
- 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。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
class Time
{
public:
Time(int hour = 0)
:_hour(hour)
{
std::cout << "Time()" << std::endl;
}
private:
int _hour;
};
class Date
{
public:
Date(int day)
:_day(day)
{}
void Display()
{
std::cout << _day << std::endl;
}
private:
int _day;
Time _t;
};
int main()
{
Date d(1);
d.Display();
return 0;
}
- 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。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
class A
{
public:
A(int a)
:_a1(a)
, _a2(_a1)
{}
void Print() {
std::cout << _a1 << " " << _a2 << std::endl;
}
private:
int _a2;
int _a1;
};
int main() {
A aa(1);
aa.Print();
return 0;
}
3. explicit关键字
构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
class Date
{
public:
Date(int year)
:_year(year)
{}
void Display()
{
std::cout << _year <<std::endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2018);
d1.Display();
return 0;
}
Date d1(2018)调用构造函数
d1 = 2019;
d1.Display();
在这里同样打印出了d1,而且d1的值被改成了2019，这就是单参构造函数的隐式转换。语法上的d1=2019是先构造，在拷贝构造:
Date tmp(2019);
Date d1(tmp);
所以我们明白，早期的编译器遇到Date d1 = 2019，那么先构造一个临时对象tmp，然后用临时对象拷贝构造d1；然而现在的编译器已经做了优化，当遇到Date d1 = 2019，会根据Date d1(2019)来，这就是隐式类型转换。
所以加了explicit关键字后将会禁止单参构造函数的隐式转换。
在C语言中我们早就讲到了隐式类型转换。
int c=10;
double d=1.11;
d=c
我们可以知道这里是double类型创建出一个临时变量接收c，把临时变量的值在给d。
二、static成员
1.static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。静态的成员变量一定要在**类外进行初始化**。
2.static特性
- 静态成员在静态区存放，为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
class Test
{
private:
static int _n;
int a;
};
int main()
{
cout << sizeof(Test) << endl;
return 0;
}
- 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字。
代码如下：
class Test
{
public:
private:
static int _n; //静态成员的声明
int a;
};
int Test::_n=10;
- 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。
静态成员变量是公有时候。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
static int _n;
};
// 静态成员变量的定义初始化
int A::_n = 10;
int main()
{
A a;
//静态成员，不属于某个对象，突破类域就能访问
cout << a._n << endl; //公有1.通过类实例化对象突破类域进行访问
cout << A()._n << endl; //公有2.通过匿名对象突破类域进行访问
cout << A::_n << endl; //公有3.通过类名突破类域进行访问
return 0;
}
静态成员变量是私有时候。
代码如下：
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
static int GetN()
{
return _n;
}
private:
static int _n;
};
// 静态成员变量的定义初始化
int A::_n = 10;
int main()
{
A a;
//静态成员，不属于某个对象，突破类域就能访问
cout << a.GetN() << endl; //1.通过实例化的对象调用成员函数进行访问
cout << A().GetN() << endl; //2.通过匿名对象调用成员函数进行访问
cout << A::GetN() << endl; //3.通过类名调用静态成员函数进行访问
return 0;
}
- 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。、
代码如下
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
class Test
{
public:
static void Fun()
{
std::cout << _a << std::endl; //不能访问非静态成员
std::cout << _b << std::endl;
}
private:
int _a;
static int _b;
};
- 静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private3种访问级别，也可以具有返回值。
【问题】
静态静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？
不可以,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。
非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？
可以，非静态成员函数和静态成员函数都在类中，在类中不受访问限定符的限制。
三、C++11 的成员初始化新玩法
C++11支持非静态成员变量在声明时进行初始化赋值，但是要注意这里 不是初始化，这里是给声明的成员变量缺省值。初始化是在初始化列表中初始化的。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class B
{
public:
B(int b = 0)
:_b(b)
{}
int _b;
};
class A
{
public:
void Print()
{
cout << a << endl;
cout << b._b << endl;
cout << p << endl;
}
private:
// 非静态成员变量，可以在成员声明时给缺省值。
int a = 10;
B b = 20;
int* p = (int*)malloc(4);
static int n;
};
int A::n = 10;
int main()
{
A a;
a.Print();
return 0;
}
四、友元
友元分为： 友元函数和友元类。 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。
1.友元函数
问题：现在我们尝试去重载operator<<，然后发现我们没办法将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.
代码如下（示例）：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
ostream& operator<<(ostream& _cout)
{
_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;;
return _cout;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d(2021, 6, 8);
d << cout;
return 0;
}
所以我们要将operator<<重载成全局函数。但是这样的话，又会导致类外没办法访问成员，那么这里就需要友元来解决。operator>>同理。
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。
代码如下：
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
Date(int year, int month, int day)
: _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(2021,6,8);
cin >> d;
cout << d << endl;
return 0;
}
说明:
- 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。
- 友元函数不能用const修饰。
- 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和原理相同。
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。
- 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B是A的友元，C是B的友元，则不能说明C时A的友元。
代码如下：
class Date; // 前置声明
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, int minute, int second)
: _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;
};
int main()
以上是关于C++从青铜到王者第四篇:C++类和对象(下篇)的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章