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标题: C++类与对象（下） [打印本页]

作者: 欢乐狗 时间: 2024-8-25 15:06
标题: C++类与对象（下）
开头

前面的内容中，我们学习了类与对象相关知识，这可以算是入门C++的第一道门槛，不外到了现在，相信大家或多或少都有了一定的知识储备与能力的提升。今天，就让我们进入类与对象的末了一部分知识点，开冲！

构造函数延伸

在第一部分的内容中，我们初步熟悉了几个默认成员函数，其中的构造函数与析构函数，相信大家都不生疏。那么今天呢，我们就构造函数再来深入发掘一下它的额外知识。
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符合的初始值。
来看一个大家轻车熟路的构造函数的代码

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

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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。由于初始化只能初始化一次，而构造函数体内可以多次赋值。（若创建对象时未给初值，编译器默认生成随机值）
初始化列表

相信大家和我一样，第一次看到这个词可谓是一头雾水，什么是初始化列表呢？我们接着来看----
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。没太懂？来看个代码：

class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
//诸如此类
:_year(year)
,_month(month)
,_day(day)
{}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};

复制代码

初始化列表注意事项：

*共四点*
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. 类中包罗以下成员，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.自界说类型成员(且该类没有默认构造函数时)
  简单举个例子：

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（自定义类型）
int& _ref; // 引用
const int _n; // const
};

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3. 尽量使用初始化列表初始化，由于不管你是否使用初始化列表，对于自界说类型成员变量，一定会先使用初始化列表初始化。
（如下）

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);
}

复制代码

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次序，与其在初始化列表中的先后次序无关
我们通过一道题来明白：

class A
{
public:
A(int a)
:_a1(a)
, _a2(_a1)//此时_a1为随机值
{}
void Print() {
cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
}
private:
//声明次序——_a2在_a1之前
int _a2;
int _a1;
};
int main() {
A aa(1);
aa.Print();
}

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思索一下答案是什么呢？
A. 输出1 1
  B.步伐崩溃
  C.编译不通过
  D.输出1 随机值

explicit关键字

构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于接收单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用。接收单个参数的构造函数具体体现：
1. 构造函数只有一个参数
2. 构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余参数都有默认值
3. 全缺省构造函数

class Date
{
public:
// 1. 单参构造函数，没有使用explicit修饰，具有类型转换作用
// explicit修饰构造函数，禁止类型转换---explicit去掉之后，代码可以通过编译
explicit Date(int year)
:_year(year)
{}
/*
// 2. 虽然有多个参数，但是创建对象时后两个参数可以不传递，没有使用explicit修饰，具有类型转
换作用
// explicit修饰构造函数，禁止类型转换
explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
*/
Date& operator=(const Date& d)
{
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void Test()
{
Date d1(2022);
// 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2023构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
d1 = 2023;
// 将1屏蔽掉，2放开时则编译失败，因为explicit修饰构造函数，禁止了单参构造函数类型转换的作用
}

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*用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。（故上述代码可读性不是很好哦）
那我们换种简单的方式来明白（代码里有注释）

class A
{
public:
/*explicit A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}*/
A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A aa1(1);
A aa2 = 2; // 隐式类型转换，整形转换成自定义类型]
// 2构造一个A的临时对象，临时对象再拷贝构造aa2 -->优化用2直接构造
// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“A &”
//A& aa3 = 2;
//在A&的基础上加一个const修饰，编译通过了
const A& aa3 = 2;
int i = 10;
double d = i;
return 0;
}

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static成员

在之前的内容中，大家应该对static有所了解，它是修饰静态变量的名称，创建的变量存储与静态区，生命周期与步伐的生命周期一致。今天，我们来学习它的新用法：
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*
我们不妨来看道题：
标题：实现一个类，盘算步伐中创建了多少个类对象
注：（__LINE__）表示当前行号

int _scount = 0;
class A
{
public:
A() { ++_scount; }
A(const A& t) { ++_scount; }
~A() { --_scount; }
/*static int GetACount() { return _scount; }*/
private:
/*static int _scount;*/
};
A aa0;
void Func()
{
static A aa2;
cout << __LINE__ << ":" << _scount << endl;
// 全局变量的劣势：任何地方都可以随意改变
_scount++;
}
int main()
{
cout <<__LINE__<<":"<< _scount << endl; // 1
A aa1;
Func(); // 3
Func(); // 3
return 0;
}

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我们来看结果：

特征

1. 静态成员为全部类对象所共享，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界说，界说时不添加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 大概对象.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
  有了上面的知识铺垫，我们来思索两个问题：
1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？
答：不可以，非静态成员调用需要this指针，而静态成员函数无this指针
2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？
答：可以，指定类域与访问限定符就可。
上代码：

class A
{
public:
A()
{
++_scount;
}
A(const A& t)
{
++_scount;
}
~A()
{
--_scount;
}
void Func1()
{
// 非静态能否调用静态：可以
GetACount();
}
void Func2()
{
++_a1;
}
// 没有this指针，指定类域和访问限定符就可以访问
static int GetACount()
{
// 静态能否调用非静态：不可以。非静态的成员函数调用需要this指针，我没有this
// Func2();
//_a1++;
return _scount;
}
private:
// 成员变量 -- 属于每个一个类对象，存储对象里面
int _a1 = 1;
int _a2 = 2;
//public:
// 静态成员变量 -- 属于类，属于类的每个对象共享，存储在静态区
static int _scount;
};
// 全局位置，类外面定义
int A::_scount = 0;
A aa0;
void Func()
{
static A aa2;
cout << __LINE__ << ":" << aa2.GetACount() << endl;
// 全局变量的劣势：任何地方都可以随意改变
//_scount++;
}
int main()
{
cout <<__LINE__<<":"<< A::GetACount() << endl; // 1
A aa1;
Func(); // 3
Func(); // 3
return 0;
}

复制代码

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，粉碎了封装，以是友元不宜多用。友元分为：友元函数和友元类
友元函数

简单明白，友元函数就比如是类的朋友，类对象约请朋友来家里做客，那么家里的东西自然要与客人分享~
友元函数可以直接访问类的私有成员，它是界说在类外部的平凡函数，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。
如下代码：

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;
};

复制代码

下方为添加了友元函数的代码：

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;
}

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分析：
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
  友元函数可以在类界说的任何地方声明，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
  友元函数的调用与平凡函数的调用原理雷同
  友元类

友元类的全部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，不具有互换性。
  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，则不能分析C时A的友元。
  *友元关系不能继承，在后期继承作品中再给大家详细介绍。

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;
};

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内部类

概念

如果一个类界说在另一个类的内部，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，拜见友元类的界说，内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类中的全部成员。但是外部类不是内部类的友元。
  特征

1. 内部类可以界说在外部类的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;
}

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类与对象总结

类是对某一类实体(对象)来进行形貌的，形貌该对象具有那些属性，那些方法，形貌完成后就形成了一种新的自界说类型，才用该自界说类型就可以实例化具体的对象。

结尾

至此，类与对象的学习算是告一段落啦，后续我还会继续更新C++的其他内容，敬请等待哦~
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