类和对象

Posted 2021-07-08 DR5200

文章目录

• 一.初始化列表
• 二.explicit关键字
• 三.友元函数和友元类
• 四.static成员
• 五.内部类
• 六.C++11的成员初始化

一.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。

初始化列表是成员列表定义初始化的阶段,而在构造函数体内赋值不能叫初始化,因为初始化只能初始化一次,构造函数体内可以进行多次赋值

class Date
{
public:
 	Date(int year, int month, int day)
 	: _year(year)
	, _month(month)
 	, _day(day)
 	{}
private:
 	int _year;
 	int _month;
 	int _day;
};

注意事项 :
(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)

// 错误示范
class Date
{
public:
 	Date(int year, int month, int day)
 	: _year(year)
	, _month(month)
 	, _year(2021)
 	{}
private:
 	int _year;
 	int _month;
 	int _day;
};

(2).类中的以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化 :
[1].const成员变量
[2].引用成员变量
[3].自定义类型成员(没有默认构造函数)

class Time
{
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, int month, int day)
 	: _year(year)
	, _month(month)
	,_n(2021)
	,_r(day)
	,_t(18,45,23)
 	{
 		_day = day;
 	}
private:
 	int _year;
 	int _month;
 	int _day;
 	const int _n;
 	int& _r;
 	Time _t;
};

(3).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

程序输出结果 1 随机值

因为 _a2 在 _a1前声明,所以初始化列表中先用_a1将_a2初始化,_a1此时为随机值,_a2也为随机值,随后用 a 将 _a1初始化,_a1为1

class A
{
public:
    A(int a)
        :_a1(a)
        ,_a2(_a1)
    {}
    void Print()
    {
        cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
    }
private:
    int _a2;
    int _a1;
};
int main()
{
     A aa(1);
     aa.Print();
}

二.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。

class A
{
public:
    A(int a)
        :_a(a)
    {}
private:
    int _a;
};
int main()
{
    A aa(2);
    // 单参数类型转换
    // A aa = 2;
}

A aa = 2; 这条语句可能有些同学不是很能理解, = 左边是A类型的对象,而 = 右边是一个整形,这是怎么回事呢? 实际上编译器会进行如下操作: 先生成一个临时对象,再用生成的临时对象调用拷贝构造函数初始化对象 aa , 编译器优化之后和 A aa(2)是一样的

A tmp(2);
A aa(tmp);

但上述代码可读性不是很好，用explicit修饰构造函数，将会禁止单参构造函数的隐式转换。

三.友元函数和友元类

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。

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。

我们想要重载<<运算符,使其能够输出自定义类型Date,若将重载函数写成成员函数,那么当我们调用重载函数时,需要用Date类的对象去调用,但这样会使程序的可读性变差,而将重载函数定义在类外,不能访问Date类对象的私有成员,如果我们把重载函数声明为Date类的友元即可实现

class Date
{
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
public:
    Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1)
        :_year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {}
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& out,const Date& d)
{
    out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
    return out;
}
int main()
{
    Date d;
    cout << d;
    // 若将重载函数写成成员函数
    // d<<cout;
}

注意事项 :
(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(友元函数不是类的成员函数,没有this指针,const修饰的this指针,因此不能用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和原理相同

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 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;

注意事项 :

(1).友元关系是单向的，不具有交换性。

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。

四.static成员

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

注意事项 :
(1). 静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例
(2). 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字
(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). 静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private3种访问权限，也可以具有返回值
(6).静态成员函数不能调用非静态成员函数
(7).非静态成员函数能调用静态成员函数

例 : 实现一个类,计算程序中创建出了多少类对象

class A
{
public:
    A()
    {
        ++_n;
    }
    A(const A& a)
    {
        ++_n;
    }
    static int GetN()
    {
        return _n;
    }
private:
    static int _n;
};
int A::_n = 0;
int main()
{
    A a1;
    A a2;
    A();
    cout<<A::GetN()<<endl;
}

五.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。注意此时这个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调用内部类。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。注意友元类的定义，内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。

特点 :
(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、枚举成员，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
{
public:
	class B
	{
	public:
		void foo(const A& a)
		{
			cout << k << endl;//OK
			cout << a.h << endl;//OK
		}
	};
private:
	static int k;
	int h;
};
int A::k = 1;
int main()
{
	A::B b;
	b.foo(A());
	cout << sizeof(A) << endl;
	return 0;
}
// 输出结果 1 0 4

六.C++11的成员初始化

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，即 :

若在初始化列表中没有显示给出值,则用缺省值来进行构造,若给定值,则使用给定的值构造

class B
{
public:
	B(int b = 0)
	{
		cout << "B()" << endl;
	}
};
class A
{
public:
	A(int a = 0,int* p = nullptr)
		:_a(1)
		,_p(nullptr)
	{}
private:
	// 声明  缺省值
	int _a = 0;
	int* _p = nullptr;
	B _b;
};
int main()
{
	A aa;
}