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

1. class Date
2. {
3. public:
4.         Date(int year, int month, int day)
5.         {
6.                 _year = year;
7.                 _month = month;
8.                 _day = day;
9.         }
11. private:
12.         int _year;
13.         int _month;
14.         int _day;
15. };

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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：

1. class Date
2. {
3. public:
4.         Date(int year, int month, int day)
5.         //诸如此类
6.                 :_year(year)
7.                 ,_month(month)
8.                 ,_day(day)
9.         {}
11.         void Print()
12.         {
13.                 cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
14.         }
16. private:
17.         int _year;
18.         int _month;
19.         int _day;
20. };

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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：

1. class A
2. {
3. public:
4.         A(int a)
5.                 :_a(a)
6.         {}
7. private:
8.         int _a;
9. };
11. class B
12. {
13. public:
14.         B(int a, int ref)
15.                 :_aobj(a)
16.                 , _ref(ref)
17.                 , _n(10)
18.         {}
19. private:
20.         A _aobj; // 没有默认构造函数（自定义类型）
21.         int& _ref; // 引用
22.         const int _n; // const
23. };

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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）

1. class Time
2. {
3. public:
4.         Time(int hour = 0)
5.                 :_hour(hour)
6.         {
7.                 cout << "Time()" << endl;
8.         }
9. private:
10.         int _hour;
11. };
13. class Date
14. {
15. public:
16.         Date(int day)
17.         {}
19. private:
20.         int _day;
21.         Time _t;
22. };
24. int main()
25. {
26.         Date d(1);
27. }

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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：

1. class A
2. {
3. public:
4.         A(int a)
5.                 :_a1(a)
6.                 , _a2(_a1)//此时_a1为随机值
7.         {}
9.         void Print() {
10.                 cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
11.         }
12. private:
13.         //声明次序——_a2在_a1之前
14.         int _a2;
15.         int _a1;
16. };
18. int main() {
19.         A aa(1);
20.         aa.Print();
21. }

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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
  

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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

1. class Date
2. {
3. public:
4.         // 1. 单参构造函数，没有使用explicit修饰，具有类型转换作用
5.         // 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
6.         explicit Date(int year)
7.                 :_year(year)
8.         {}
10.         /*
11.         // 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
12.    换作用
13.         // explicit修饰构造函数，禁止类型转换
14.         explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
15.         : _year(year)
16.         , _month(month)
17.         , _day(day)
18.         {}
19.         */
21.         Date& operator=(const Date& d)
22.         {
23.                 if (this != &d)
24.                 {
25.                         _year = d._year;
26.                         _month = d._month;
27.                         _day = d._day;
28.                 }
30.                 return *this;
31.         }
32. private:
33.         int _year;
34.         int _month;
35.         int _day;
36. };
38. void Test()
39. {
40.         Date d1(2022);
42.         // 用一个整形变量给日期类型对象赋值
43.         // 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
44.         d1 = 2023;
46.         // 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
47. }

复制代码

*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）

1. class A
2. {
3. public:
4.         /*explicit A(int a)
5.                 :_a(a)
6.         {
7.                 cout << "A(int a)" << endl;
8.         }*/
9.        
10.         A(int a)
11.                 :_a(a)
12.         {
13.                 cout << "A(int a)" << endl;
14.         }
16.         A(const A& aa)
17.                 :_a(aa._a)
18.         {
19.                 cout << "A(const A& aa)" << endl;
20.         }
22. private:
23.         int _a;
24. };
26. int main()
27. {
28.         A aa1(1);
29.         A aa2 = 2; // 隐式类型转换，整形转换成自定义类型]
30.         // 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
32.         // error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“A &”
33.         //A& aa3 = 2;
34.     //在A&的基础上加一个const修饰，编译通过了
35.         const A& aa3 = 2;
38.         int i = 10;
39.         double d = i;
41.         return 0;
42. }

复制代码

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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

1. int _scount = 0;
3. class A
4. {
5. public:
6.         A() { ++_scount; }
7.         A(const A& t) { ++_scount; }
8.         ~A() { --_scount; }
9.         /*static int GetACount() { return _scount; }*/
10. private:
11.         /*static int _scount;*/
12. };
14. A aa0;
16. void Func()
17. {
18.         static A aa2;
19.         cout << __LINE__ << ":" << _scount << endl;
21.         // 全局变量的劣势：任何地方都可以随意改变
22.         _scount++;
23. }
25. int main()
26. {
27.         cout <<__LINE__<<":"<< _scount << endl;  // 1
28.         A aa1;
29.        
30.         Func();  // 3
31.         Func();  // 3
33.         return 0;
34. }

复制代码

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：

1. class A
2. {
3. public:
4.         A()
5.         {
6.                 ++_scount;
7.         }
9.         A(const A& t)
10.         {
11.                 ++_scount;
12.         }
14.         ~A()
15.         {
16.                 --_scount;
17.         }
20.         void Func1()
21.         {
22.                 // 非静态能否调用静态：可以
23.                 GetACount();
24.         }
26.         void Func2()
27.         {
28.                 ++_a1;
29.         }
31.         // 没有this指针，指定类域和访问限定符就可以访问
32.         static int GetACount()
33.         {
34.                 // 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
35.                 // Func2();
37.                 //_a1++;
38.                 return _scount;
39.         }
40. private:
41.         // 成员变量 -- 属于每个一个类对象，存储对象里面
42.         int _a1 = 1;
43.         int _a2 = 2;
44. //public:
45.         // 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
46.         static int _scount;
47. };
49. // 全局位置，类外面定义
50. int A::_scount = 0;
52. A aa0;
54. void Func()
55. {
56.         static A aa2;
57.         cout << __LINE__ << ":" << aa2.GetACount() << endl;
59.         // 全局变量的劣势：任何地方都可以随意改变
60.         //_scount++;
61. }
63. int main()
64. {
65.         cout <<__LINE__<<":"<< A::GetACount() << endl;  // 1
66.         A aa1;
67.        
68.         Func();  // 3
69.         Func();  // 3
71.         return 0;
72. }

复制代码

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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：

1. class Date
2. {
3. public:
4.         Date(int year, int month, int day)
5.                 : _year(year)
6.                 , _month(month)
7.                 , _day(day)
8.         {}
10.         // d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
11.         // 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
12.         ostream& operator<<(ostream& _cout)
13.         {
14.                 _cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
15.                 return _cout;
16.         }
18. private:
19.         int _year;
20.         int _month;
21.         int _day;
22. };

复制代码

下方为添加了友元函数的代码：

1. class Date
2. {
3.         friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
4.         friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
5. public:
6.         Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
7.                 : _year(year)
8.                 , _month(month)
9.                 , _day(day)
10.         {}
12. private:
13.         int _year;
14.         int _month;
15.         int _day;
16. };
18. ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
19. {
20.         _cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
21.         return _cout;
22. }
24. istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
25. {
26.         _cin >> d._year;
27.         _cin >> d._month;
28.         _cin >> d._day;
29.         return _cin;
30. }
32. int main()
33. {
34.         Date d;
35.         cin >> d;
36.         cout << d << endl;
37.         return 0;
38. }

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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。

1. class Time
2. {
3.         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
4. public:
5.         Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0)
6.                 : _hour(hour)
7.                 , _minute(minute)
8.                 , _second(second)
9.         {}
11. private:
12.         int _hour;
13.         int _minute;
14.         int _second;
15. };
17. class Date
18. {
19. public:
20.         Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
21.                 : _year(year)
22.                 , _month(month)
23.                 , _day(day)
24.         {}
26.         void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second)
27.         {
28.                 // 直接访问时间类私有的成员变量
29.                 _t._hour = hour;
30.                 _t._minute = minute;
31.                 _t._second = second;
32.         }
34. private:
35.         int _year;
36.         int _month;
37.         int _day;
38.         Time _t;
39. };

复制代码

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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。

1. class A
2. {
3. private:
4.         static int k;
5.         int h;
6. public:
7.         class B // B天生就是A的友元
8.         {
9.         public:
10.                 void foo(const A& a)
11.                 {
12.                         cout << k << endl;//OK
13.                         cout << a.h << endl;//OK
14.                 }
15.         };
16. };
18. int A::k = 1;
20. int main()
21. {
22.         A::B b;
23.         b.foo(A());
25.         return 0;
26. }

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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。

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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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