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【C++类和对象下：解锁面向对象编程的奇妙世界】（上）

2024-01-23 122
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简介： 【C++类和对象下：解锁面向对象编程的奇妙世界】

【本节目标】

  • 1. 再谈构造函数
  • 2. Static成员
  • 3. 友元
  • 4. 内部类
  • 5.匿名对象
  • 6.拷贝对象时的一些编译器优化
  • 7. 再次理解封装


1. 再谈构造函数

1.1 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合适的初始值。

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
    Date(int year, int month, int day)
    {
        // 函数体内初始化
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
    Date d1(2023, 11, 7);
    return 0;
}


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。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。

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
    Date(int year, int month, int day)
        : _year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {}// 初始化列表
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
    Date d1(2023, 11, 7);
    return 0;
}


【注意】


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(且该类没有默认构造函数时)
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A(int a = 1)
    :_a(a)
  {
    cout << "A(int a = 1)" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
class B
{
public:
  B(int ref, int year, int month, int day)
    :_ref(ref)
    ,_n(10)
  {
    // 函数体内初始化
    // 这里的三个成员没有在初始化列表显示定义
    // 但是这里也会定义，只是内置类型默认给的随机值
    // 如果时自定义类型成员会去调用它的默认构造函数
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
private:
  //声明，没有开空间，对象定义时才开空间
  int _year;
  int _month;
  int _day;
  A _aobj;  // 此时有默认构造函数
  int& _ref;  // 引用：必须在定义的时候初始化
  const int _n; // const：必须在定义的时候初始化
};
int main()
{
  //定义：对象整体定义
  //每个成员在初始化列表处定义
  B b(1, 2023, 11, 7);
  return 0;
}


运行结果：


如果我们类A没有默认构造呢？

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A(int a)
    :_a(a)
  {
    cout << "A(int a)" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
class B
{
public:
  B(int ref, int year, int month, int day)
    :_aobj(1)
    ,_ref(ref)
    ,_n(10)
    ,_year(2) //显示写了就不会用缺省值
  {
    // 函数体内初始化
    // 这里的三个成员没有在初始化列表显示定义
    // 但是这里也会定义，只是内置类型默认给的随机值
    // 如果时自定义类型成员会去调用它的默认构造函数
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
private:
  //声明，没有开空间，对象定义时才开空间
  int _year = 1;//缺省值给参数列表
  int _month;
  int _day;
  A _aobj;  // 没有默认构造函数
  int& _ref;  // 引用：必须在定义的时候初始化
  const int _n; // const：必须在定义的时候初始化
};
int main()
{
  //定义：对象整体定义
  //每个成员在初始化列表处定义
  B b(1, 2023, 11, 7);
  return 0;
}


总结：自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)，我们就要用要初始化列表去初始化。有些自定义成员想要显示初始化，自己控制初始化，尽量使用初始化列表，但是我们也要函数体初始化，因为优秀初始化或者检查的工作，初始化列表不能全部搞定，比如malloc开辟空间的检查。它们能混着用。初始化列表不同同时出现相同的成员，但是初始化列表和函数体可以同时出现。


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。

#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
    // 默认构造函数之一
  Time(int hour = 0)
    :_hour(hour)
  {
    cout << "Time()" << endl;
  }
private:
  int _hour;
};
class Date
{
public:
  Date(int day)
    //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。
  {}
private:
  int _day;
  Time _t;
};
int main()
{
  Date d(1);
    return 0;
}


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顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    A(int a)
        :_a1(a)
        , _a2(_a1)
    {}
    void Print() {
        cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
    }
private:
    int _a2;
    int _a1;
};
int main() {
    A aa(1);
    aa.Print();
}


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顺序，这里先初始化的是_a2，用_a1初始化_a2，由于此时_a1还未初始化，所以此时是随机值，随后再初始化_a1，用a初始化_a1，此时显示给了值，所以_a1被初始化为1，建议声明和初始化列表顺序保持一致，避免出现理解问题。


1.3 explicit关键字


构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数或者除第一个参数无默认值其余均有默认值 的构造函数，还具有类型转换的作用。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A(int a)
    :_a(a)
  {}
  A(int *p){}
private:
  int _a = 0;
};
int main()
{
  A a1(1);
  A a2(2);
  // 内置类型对象 隐式转换成自定义类型对象
  // 这里会形成一个临时变量A(3)，然后拷贝构造给a3
  // 但是这里支持这个转换是有条件的 - 通过构造函数实现
  // 是有A的int单参数构造函数
  A a3 = 3;
  int* p = nullptr;
  //A a4 = p; // error C2440: “初始化”: 无法从“int *”转换为“A”
  //A(int *p){}写上这个就不会报错了
  // 这里不能引用不是因为类型不同
  // 是因为产生的临时变量具有常属性
  // 这里需要加上const
  // A& ra = 3;//error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“A &”
  const A& ra = 3;
  return 0;
}


用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  explicit A(int a)
    :_a(a)
  {}
private:
  int _a = 0;
};
int main()
{
  A a1(1);
  A a2(2);
  // 内置类型对象 隐式转换成自定义类型对象
  // 这里会形成一个临时变量A(3)，然后拷贝构造给a3
  // 但是这里支持这个转换是有条件的 - 通过构造函数实现
  // 是有A的int单参数构造函数
  // 如果不想让隐式类型转换发生，构造函数加上explicit
  //A a3 = 3;//error:C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“A”
  //但是我们可以强转
  A a3 = A(3);
  const A& ra = A(3);
  return 0;
}


多个参数的构造函数，此时还具有具有类型转换作用嘛？C++加入了多个参数的构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
  //多个参数的构造函数，半缺省，其他两个参数给了缺省值
  //隐式转化，同样支持传一个参数的半缺省（全缺省）的构造函数
  Date(int year, int month = 1, int day = 1)
    :_year(year)
    ,_month(month)
    ,_day(day)
  {}
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  Date d1(2023, 11, 9);
  //这里编译运行通过，但是结果不对
  //这里是逗号表达式，结果year被改为12
  //月份和天数都是默认没有传参，使用的是缺省值
  //等价于Date d2 = 12;
  Date d2 = (2002, 12, 12);
  Date d3 = 2023;
  //多参数
  //C++11支持
  Date d4 = { 2023, 11, 9 };
  //产生临时变量
  const Date& d5 = { 2023, 11, 9 };
  return 0;
}


运行结果：


2. 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。静态成员变量一定要在类外进行初始化


问：计算程序中创建出了多少个类对象。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A() {}
  A(const A& t) {}
  ~A() {}
private:
};
A func()
{
  A aa;
  return aa;//传值返回形成一次拷贝
}
int main()
{
  A aa;
  func();
  return 0;
}


我们可以定义一个全局变量count来计算。 bmvv

#include <iostream>
using namespace std;
int count = 0;//定义全局变量
class A
{
public:
  A() { ++count; }
  A(const A& t) { ++count; }
  ~A() {}
private:
};
A func()
{
  A aa;
  return aa;
}
int main()
{
  A aa;
  func();
  cout << count << endl;
  return 0;
}


但是这里代码报错了。


因为C++库中还有一个count函数，和我们这里定义的全局变量出现冲突，这里可以用我们的命名空间解决。

#include <iostream>
using namespace std;
namespace yu 
{
  int count = 0;//定义全局变量
}
class A
{
public:
  A() { ++yu::count; }
  A(const A& t) { ++yu::count; }
  ~A() {}
private:
};
A func()
{
  A aa;
  return aa;
}
int main()
{
  A aa;
  func();
  cout << yu::count << endl;
  return 0;
}


输出结果：


但是这里的全局变量不太好，如果我们后面有一个B类也想求创建了多少个对象，此时还需要将count变量重置为0，太繁琐了。那我们可以将这个count变量变成这个类的成员变量，这样就和其他的类没有冲突了。但是这里要注意一下，此时我们的count是属于某个对象的，每个对象都有一个独自的count变量，此时加加的是每一个对象的count变量，我们这里要将全局变量成为一个类的专属，此时就要使用static修饰该成员变量。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  //c++对象都是构造或者拷贝过来的
  A() { ++count; }
  A(const A& t) { ++count; }
  ~A() {}
//private:
  //static int count = 0;//这里不支持给缺省值
  //因为初始化列表是初始化某一个对象，这个count不属于某一个对象
  // 规定类里面声明，类外定义
  static int count;
  //普通的成员变量要走初始化列表，缺省值是给初始化列表的
};
int A::count = 0;//定义
A func()
{
  A aa;
  return aa;
}
int main()
{
  A aa;
  func();
  //公有的情况下访问count
  //属于整个类，属于这个类的所有对象
    //受访问限定符限制
  cout << A::count << endl;
  cout << aa.count << endl;
  cout << &A::count << endl;
  cout << &aa.count << endl;
  return 0;
}

运行结果：


【C++类和对象下：解锁面向对象编程的奇妙世界】（下）：https://developer.aliyun.com/article/1425506

文章标签：
C++
编译器
关键词：
C++类
C++对象
C++类对象
C++面向对象编程
C++类和对象
笨笨胡小巴
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