前言
本篇文章继续讲解C++中的类。
一、类中的静态变量
1.在 C++ 中，类中的静态变量是与类本身相关联的变量，而不是实例化的对象的一部分。静态变量被存储在数据区，并在程序运行期间只有一份副本。下面是关于类中静态变量的一些重要概念和特性的解释：
2.静态变量声明与定义：在类定义中，可以使用关键字 static 来声明和定义静态变量。静态变量需要在类定义外部进行定义和初始化，以便为其分配内存空间。例如：
class MyClass { static int staticVar; // 声明静态变量 }; int MyClass::staticVar = 0; // 定义和初始化静态变量
3.分配存储空间：静态变量在数据区中分配内存空间，而不是分配在对象的堆栈上。它们在程序启动时被初始化，直到程序结束时才被销毁。
4.共享性质：静态变量被所有类的对象共享。无论创建多少个类的实例，静态变量只有一份副本。
5.访问控制：静态变量的访问权限通常是 private 或 public。在类外部访问静态变量时，可以使用 类名::静态变量名 的语法，或者在类内部使用 静态变量名 访问。例如：
class MyClass { public: static int staticVar; }; int main() { MyClass::staticVar = 10; // 在类外部通过类名访问静态变量 return 0; }
6.静态变量的作用域限于类：静态变量的名称在类的范围内是可见的，也就是说，它们只在类中可见，而不在类的对象的作用域中可见。这意味着，可以在静态方法中访问静态变量，而在非静态方法中也可以访问静态变量。
class MyClass { public: static int staticVar; static void staticMethod() { staticVar = 10; // 在静态方法中访问静态变量 } void nonStaticMethod() { staticVar = 20; // 在非静态方法中访问静态变量 } }; int MyClass::staticVar = 0;
静态变量在 C++ 中对于存储共享数据、记录状态或跟踪类的实例之间的关系非常有用。它们可以在类范围内提供数据的一致性，并允许在整个类层次结构中共享信息。
二、类中的静态函数
在C++中，类中的静态函数（也称为静态成员函数）是与类本身关联的函数，而不是类的实例所拥有的函数。以下是关于类中静态函数的一些重要概念和特性的解释：
1.静态函数声明与定义：在类定义中，可以使用关键字static来声明和定义静态函数。静态函数不依赖于类的任何实例，因此可以在类定义内部进行定义。例如：
class MyClass { public: static void staticFunction(); // 声明静态函数 }; void MyClass::staticFunction() { // 实现静态函数 }
2.访问控制：静态函数的访问权限通常是public、private或protected。在类外部调用静态函数时，可以使用类名::静态函数名的语法，或者在类内部使用静态函数名调用。例如：
class MyClass { public: static void staticFunction(); }; int main() { MyClass::staticFunction(); // 在类外部通过类名调用静态函数 return 0; }
3.与类的实例无关：静态函数不依赖于具体的类实例。因此，它们没有隐式的this指针，无法访问类的非静态成员变量。静态函数只能访问类的静态成员变量和其他静态成员函数。例如：
class MyClass { public: static int staticVar; static void staticFunction() { staticVar = 10; // 静态函数可以访问静态变量 // nonStaticVar = 20; // 错误！不能在静态函数中访问非静态变量 } }; int MyClass::staticVar = 0;
4.不需要类的实例化：可以直接通过类名调用静态函数，无需创建类的实例对象。例如：
class MyClass { public: static void staticFunction(); }; int main() { MyClass::staticFunction(); // 无需实例化对象，直接调用静态函数 return 0; }
5.优点：静态函数在不需要与类的实例交互的情况下执行特定的任务。它们对于类级别的行为或实用程序函数非常有用。例如，可以使用静态函数进行一些通用的数学计算，或者用于工具类中的常用功能。
三、友元概念
友元（Friend）是面向对象编程中的一个概念，它允许一个类或函数访问另一个类的私有成员。在C++中，可以通过友元关键字friend来声明友元。
友元关键字friend可以在类的声明中使用，用于声明其他类、函数或整个类为友元。被声明为友元的类或函数可以访问声明所在类的私有或受保护成员。
通过友元，可以扩展对类成员的访问权限，提供更大的灵活性和控制权。以下是友元的几个重要特点和用途：
1.友元关系破坏了封装性：封装是面向对象编程中的一个重要原则，通过封装可以将类的实现细节隐藏起来。然而，有时候需要特定的类或函数能够直接访问类的私有成员来进行一些特殊操作，这时可以使用友元来打破封装性。
2.友元可以直接访问私有成员：被声明为友元的类或函数可以直接访问友元类中的私有成员，无需通过公有接口或访问函数。这样可以简化某些操作，提高代码的效率。
3.友元函数：可以将一个全局函数或另一个类的成员函数声明为友元函数。友元函数可以访问声明所在类的私有成员，并且可以通过函数参数传递对象进行操作。友元函数对于需要访问类的私有成员但不属于类本身的函数非常有用。
4.友元类：可以将一个类声明为另一个类的友元类。被声明为友元类的类可以访问友元类中的私有成员。友元类关系通常在类之间有紧密关联且需要共享私有成员时使用。
需要注意的是，友元关系是单向的。如果类A被声明为类B的友元类，则类B能够访问类A的私有成员，但并不意味着类A可以访问类B的私有成员。友元关系是非传递的，即类C是类A的友元类，类B是类C的友元类，但并不能直接使类B成为类A的友元。
在使用友元时，应该谨慎使用，因为过度使用友元可能会破坏封装性和导致代码的混乱。应该仅在确实需要访问私有成员且没有其他合适的解决方案时才使用友元。
四、友元代码示例
#include <iostream> class MyClass { private: int privateData; public: MyClass(int data) : privateData(data) {} friend void friendFunction(const MyClass& obj); // 友元函数声明 friend class FriendClass; // 友元类声明 }; void friendFunction(const MyClass& obj) { std::cout << "Friend function accessing private data: " << obj.privateData << std::endl; } class FriendClass { public: void accessPrivateData(const MyClass& obj) { std::cout << "Friend class accessing private data: " << obj.privateData << std::endl; } }; int main() { MyClass obj(42); friendFunction(obj); // 调用友元函数 FriendClass friendObj; friendObj.accessPrivateData(obj); // 调用友元类的函数访问私有数据 return 0; }
在上述示例中，MyClass类中声明了一个私有成员变量privateData。然后，我们通过友元函数和友元类来演示如何访问该私有成员。
通过friend关键字，我们将friendFunction函数声明为MyClass的友元函数。这意味着friendFunction函数可以直接访问MyClass类的私有成员变量privateData。在main函数中，我们调用了友元函数friendFunction(obj)，它将输出Friend function accessing private data: 42，显示了成功访问私有数据的结果。
另外，我们还声明了FriendClass为MyClass的友元类。FriendClass类中的accessPrivateData函数可以访问MyClass类的私有成员变量。在main函数中，我们创建了一个FriendClass对象friendObj，并调用了其成员函数accessPrivateData(obj)，它将输出Friend class accessing private data: 42，同样显示了成功访问私有数据的结果。
总结
本篇文章就讲解到这里，下篇文章继续讲解C++。
