【C++要笑着学】友元 | 初始化列表 | 关键字explicit | 静态成员static | 内部类(二)

简介: 我是柠檬叶子C。上一章我们一步步地实现了日期类,这一章我们继续往后讲解知识点,比如说友元啊,初始化列表啊、静态成员和内部类,把这些拿出来讲一讲。还是保持最近养成的写作习惯,在讲解知识点之前,我都会用一个例子或问题进行引入,做到"循序渐进" 地讲解。

Ⅳ.  静态成员(static)


0x00 引入 - 计算类中创建了多少个类对象

如果我们要计算一个类中创建了多少个类对象,我们可以用 count 计算一下。


int count = 0;  // 全局变量
class A {
public:
  A(int a = 0)
  : _a(a) {
  count++;
  }
  A(const A& aa)
  : _a(aa._a) {
  count++;
  }
private:
  int _a;
};
void f(A a) {
  ;
}
int main(void)
{
  A a1;
  A a2 = 1;
  f(a1);
  cout << count << endl;
  return 0;
}

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❓ 如果我不想让这个 count 可以被人在外面随便改呢?


int main(void)
{
  A a1;
  A a2 = 1;
  f(a1);
  cout << cnt << endl;
    count++;   // 我可以在类外修改它
  return 0;
}

有没有办法可以把 count 和类贴合起来呢?让这个 count 专门用来计算我 A 这个类的。


我们先试着把它定义成 —— 成员变量:

class A {
public:
  A(int a = 0)
  : _a(a) {
  _count++;
  }
  A(const A& aa)
  : _a(aa._a) {
  _count++;
  }
private:
  int _a;
  int _count = 0;  // 定义成成员变量
};

但是这样还是不行!这样的话每个对象里面都有一个 count,


我们是希望的是每个对象创建的时候去++的是同一个变量,而不是每个对象里面都有一个。


那该怎么办呢?


类里面可以定义静态成员,在成员变量前面加一个 static,就是静态成员。


我们继续往下看 ~


0x01 静态成员的概念

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,称为静态成员变量。


用 static 修饰的成员函数,称为静态成员函数,静态的成员变量一定要在类外进行初始化。


class A {
public:
  A(int a = 0)
  : _a(a) {
  _sCount++;
  }
  A(const A& aa)
  : _a(aa._a) {
  _sCount++;
  }
private:
  int _a;
  // 静态成员变量属于整个类,所有对象,生命周期在整个程序运行期间。
  static int _sCount;   // 这里以 _s 为前缀,是为了一眼就看出它是静态成员变量。
};


0x02 静态成员的特性

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 :: 静态成员变量或者对象 . 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、private 三种访问级别,也可以具有返回值。


0x03 静态成员函数的访问

💬 如果它是公有的,我们就可以在类外对它进行访问:


class A {
public:
  A(int a = 0)
  : _a(a) {
  _sCount++;
  }
  A(const A& aa)
  : _a(aa._a) {
  _sCount++;
  }
// private:
  int _a;
  static int _sCount;
};
void f(A a) {
  ;
}
int main(void)
{
  A a1;
  A a2 = 1;
  f(a1);
  cout << A::_sCount  << endl;  // 使用类域对它进行访问
  /* 这里不是说是在 a1 里面找,这里只是帮助他突破类域罢了 */
  cout << a1._sCount << endl;
  cout << a2._sCount << endl;
  return 0;
}


但是如果它是私有的,我们可以提供一个公有的成员函数。


我们写一个公有的 GetCount 成员函数,让它返回 _sCount 的值,


这样我们就可以在类外调用该函数,就可以访问到它了。


还有没有更好的方式?让我不用对象就可以访问到它呢?


💬 静态成员函数:


static int GetCount() {
    return _sCount;
}

它的好处是没有 this 指针,它只能访问静态的成员变量。


当然,我们还可以用友元,但是未免有些没必要了。



Ⅴ.  内部类


0x00 内部类的概念

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如果在  类中定义  类,我们称  是  的内部类。


class A 
{
  class B {
  ;
  };
};

0x01 内部类特性

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特权。


但是,内部类就是外部类的友元类,


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,像极了殖民行为。


💬 B 是 A 的内部类:


class A {
private:
  static int _s_a1;
  int _a2;
public:
  class B {   // B天生就是A的友元
  public:
  void foo(const A& a) {
    cout << _s_a1 << endl;   // ✅ 
    cout << a._a2 << endl;   // ✅ 
  }
  private:
  int _b1;
  };
};

0x02 详细探索内部类

❓ 我们用 sizeof 计算 A 类的大小,得到的结果会是什么?


#include <iostream>
using namespace std;
class A {
private:
  static int _s_a1; 
  int _a2;
public:
  class B {
  private:
  int _b1;
  };
};
int A::_s_a1 = 1;
int main(void)
{
  cout << "A的大小为: " << sizeof(A) << endl;
  return 0;
}

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① 内部类 B 和在全局定义是基本一样的,它只是受外部类 A 类域的限制,定义在 A 的类域中。

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class A {
private:
  static int _s_a1; 
  int _a2;
public:
  class B {
  private:
  int _b1;
  };
};
int A::_s_a1 = 1;
int main(void)
{
  A aa;
  A::B bb;  // 用A的类域指定即可(前提是公有的)
  return 0;
}

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② 内部类 B 天生就是外部类 A 的友元,也就是 B 中可以访问 A 的私有,A 不能访问 B 的私有(或保护)。


所以,A 类型的对象里没有 B,跟 B 没什么关系,计算 sizeof 当然也不会带上B。


💬 舔的好!那我就勉为其难地,让你做我的朋友吧:


class A {
private:
  static int _s_a1; 
  int _a2;
public:
  class B {  // B天生就是A的友元
  friend class A;  // 声明A是B的友元
  private:
  int _b1;
  };
};

如此一来,A 和 B 就互通了。

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