C++02_类与对象(下)

Posted 2021-10-09 joker D888

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【C++】02_类与对象(下)

【C++】02_类与对象(下)

01.再谈构造函数

1.1构造函数体内赋值

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。

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。

1.2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。

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🗣：

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：

引用成员变量，const成员变量，自定义类型成员（因该类没有默认构造函数）

class A
{
public:
     A(int a)
     :_a(a)
     {}
private:
     int _a;
};
class B
{
public:
     B(int a, int ref)
     :_aobj(a)
     ,_ref(ref)
     ,_n(10)
     {}
private:
     A _aobj; // 没有默认构造函数
     int& _ref; // 引用
     const int _n; // const 
};

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。

class Time
{
public:
     Time(int hour = 0)
     :_hour(hour)
     {
         cout << "Time()" << endl;
     }
private:
     int _hour;
};
class Date
{
public:
     Date(int day)
     {}
private:
     int _day;
     Time _t;
};
int main()
{
     Date d(1);
}

4.成员变量在类中的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

//你认为程序会输出什么？
class A
{
public:
     A(int a)
     :_a1(a)
     ,_a2(_a1)
     {}
 
 void Print() {
     cout<<_a1<<" "<<_a2<<endl;
 }
private:
 int _a2;		//1 -858993460
 int _a1;
 //a1 和 a2 的声明次序不同，此程序的输出结果也会不同   
 //int _a1;		//1 1
 //int _a2;
}；
int main() {
 A aa(1);
 aa.Print();
}

1.3 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。

class Date
{
public:
     Date(int year)
     :_year(year)
     {}
 
//explicit Date(int year)
//     :_year(year)
//    {}
 
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
void TestDate()
{
 Date d1(2018);
 
 // 用一个整形变量给日期类型对象赋值
 // 实际编译器背后会用2019构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
 d1 = 2019;
}

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。

02.static成员

2.1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。静态的成员变量一定要在类外进行初始化。

面试题：实现一个类，计算中程序中创建出了多少个类对象。
```
class A
{
public:
     A() {++_scount;}
     A(const A& t) {++_scount;}
     static int GetACount() { return _scount;}
private:
     static int _scount;
 };
int A::_count = 0;
void TestA()
{
     cout<<A::GetACount()<<endl;  //此时没有创建对象
     A a1, a2;
     A a3(a1);
     cout<<A::GetACount()<<endl;	//此时创建过了3个对象
}
```
原因：
- 静态成员跟类走不跟对象走,类在他在,而一般成员是对象在他才在,所以静态成员可以通过类名直接调用,而普通成员必须通过对象调用；
- 静态成员变量所有对象共享，无论谁修改了，所有人都变了；
- 存储在全局区,不占用类的空间,所以取sizeof的时候不算在内。

2.2特性

现在来看看静态成员的特性：

静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例（对象）；
静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字；
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，而普通成员必须通过对象调用；
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，而且非静态成员函数也不可以调用类的静态成员函数；
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；

03.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。

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;
}

04.友元

还记得在上一篇5.1运算符重载中遗留的问题吗？

全局函数做友元就是解决此问题的方法之一，即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

4.1友元函数

假如你现在要输出自定义数据类型，那么你就需要重载左移运算符了。

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。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。
```
class Date
{
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
	Date()
	{}
	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;
	cin >> d;
	cout << d << endl;
	return 0;
}
```
- 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。
注意🗣：
- 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；

4.2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。

比如下述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。

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;
};

05.内部类

5.1概念及特性

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。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、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
{
private:
     static int k;
     int h;
public:
     class B
     {
     public:
     void foo(const A& a)
     {
     cout << k << endl;//OK
     cout << a.h << endl;//OK
     }
 };
};
int A::k = 1;
int main()
{
 //  A a;
 //  a.B;  不能通过外部类的对象去调用内部类
     A::B b;
     b.foo(A());

     return 0;
}

以上是关于C++02_类与对象(下)的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

C++02_类与对象(中)

C++ ----类与对象（下）

Java语言-----类与对象的秘密

python------面向对象介绍之经典类与新式类的继承顺序

C++类与对象(下)

python 面向对象专题：类的空间问题类与对象之间的关系类与类之间的关系