【C++类和对象下：解锁面向对象编程的奇妙世界】（上）：https://developer.aliyun.com/article/1425500

上面为了求出这个结果，我们将类中的私有变量变成公开的，违反了封装性原理。我们可以通过一个Get成员函数获取count的值

#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() 
  {
    cout << "~A()" << endl;
  }
  int GetCountValue()//只读不写
  {
    return count;
  }
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;
  //cout << aa.GetCountValue() << endl;
  //如果我们这里没有aa对象呢？？？
  //然后我们想计算在func函数种有多少个对象？
  func();
  //方法一：创建一个对象，计算出结果然后再减去创建出来的这个对象的个数
  A aa;//有名对象
  cout << aa.GetCountValue() - 1 << endl;
  //方法二：匿名对象，声明周期只在这一行
  //这里减2是因为方法一中创建了一个对象，方法二也创建了一个对象
  cout << A().GetCountValue() -2 << endl;
  return 0;
}

但是这里的写法还是不太好，我们可以使用静态成员函数。

#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() {}
  //静态成员函数，特点：没有this指针
  //不需要用对象调用
  static int GetCountValue()//只读不写
  {
    //这里只能访问count，因为该函数没有this指针
    //非静态的成员变量都是通过this访问
    //_a;//error C2597: 对非静态成员“A::_a”的非法引用
    return count;
  }
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;
  int _a;
  //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();
  cout << A::GetCountValue() << endl;
  return 0;
}

我们来计算一下此时sizeof(A)的大小

上面可以发现求出来的sizeof大小是4个字节，没有计算静态成员变量的大小，因为静态成员变量不属于对象。

2.2 特性

1. 静态成员为所有类对象所共享，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定义，定义时不添加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 或者 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

【问题】

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

静态成员函数不可以调用非静态成员函数，静态成员函数也无法访问特定对象的非静态成员变量，因为它不与任何特定对象相关联。静态变量它没有this指针，静态成员函数只能访问静态成员变量和其他静态成员函数，因为它们与类本身相关，而不是与类的实例相关。

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

非静态成员函数可以调用类的静态成员函数，因为静态成员函数属于整个类，而不是特定的对象实例。非静态成员函数可以通过类名或者通过 this 指针来调用静态成员函数。

总结一下：静态成员函数和静态成员变量，本质是受限制的全局变量和全局函数。静态成员变量专属这个类，受类域和访问限定符的限制。

3. 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，破坏了封装，所以友元不宜多用。

友元分为：友元函数和友元类

3.1 友元函数

问题：现在尝试去重载operator<<，然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。因为cout的输出流对象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置。 this指针默认是第一个参数也就是左操作数了。但是实际使用中cout需要是第一个形参对象，才能正常使用。所以要将operator<<重载成全局函数。但又会导致类外没办法访问成员，此时就需要友元来解决。operator>>同理。

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;
};

友元函数可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外部的普通函数，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。

#include <iostream>
using namespace std;
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;
}

说明:

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

友元函数可以在类定义的任何地方声明，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

友元函数的调用与普通函数的调用原理相同

3.2 友元类

友元类的所有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，不具有交换性。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C是B的友元， B是A的友元，则不能说明C时A的友元。
友元关系不能继承，在继承位置再给大家详细介绍。

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;
};

4. 内部类

概念：如果一个类定义在另一个类的内部，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，参见友元类的定义，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。但是外部类不是内部类的友元。

class A
{
public://注释该访问限定符就不能访问B，因为class默认为private
    // A和B关系
    // B就是一个普通类，只是受类域和访问限定符限制
    // B天生就是A的友元
    class B 
    {
    public:
        void funcA()
        {
            A aa;
            aa._a;//B是A的友元
        }
    private:
        int _b;
    };
    void funcB()
    {
        B bb;
        //bb._b;//error : A不是B的友元
    }
private:
    int _a;
};
int main()
{
    cout << sizeof(A) << endl;//4
    A aa;
    //B bb;//error
    A::B bb;
    return 0;
}

特性：

1. 内部类可以定义在外部类的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。

5.匿名对象

class A
{
public:
  A(int a = 0)
    :_a(a)
  {
    cout << "A(int a)" << endl;
  }
  ~A()
  {
    cout << "~A()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
class Solution {
public:
  int Sum_Solution(int n) {
    //...
    return n;
  }
};
int main()
{
  A aa1;
  // 不能这么定义对象，因为编译器无法识别下面是一个函数声明，还是对象定义
  //A aa1();
  // 但是我们可以这么定义匿名对象，匿名对象的特点不用取名字，
  // 但是他的生命周期只有这一行，我们可以看到下一行他就会自动调用析构函数
  A();
  A aa2(2);
  // 匿名对象在这样场景下就很好用，当然还有一些其他使用场景，这个我们以后遇到了再说
  Solution().Sum_Solution(10);
  return 0;
}

6.拷贝对象时的一些编译器优化

在传参和传返回值的过程中，一般编译器会做一些优化，减少对象的拷贝，这个在一些场景下还是非常有用的。以下为2018编译器下Debug版本下的结果。

class A
{
public:
  A(int a = 0)
    :_a(a)
  {
    cout << "A(int a)" << endl;
  }
  A(const A& aa)
    :_a(aa._a)
  {
    cout << "A(const A& aa)" << endl;
  }
  A& operator=(const A& aa)
  {
    cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
    if (this != &aa)
    {
      _a = aa._a;
    }
    return *this;
  }
  ~A()
  {
    cout << "~A()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
void func(A aa)
{}
A func1()
{
  A aa;
  return aa;
}
int main()
{
  A aa1(1);//构造函数
  //一个已经存在的对象拷贝初始化另一个要创建的对象
  A aa2(aa1);//拷贝构造
  A aa3 = aa1;//拷贝构造
  //两个已经存在的对象拷贝，赋值拷贝
  aa3 = aa2;//赋值
  A aa4 = 1;
  //1.先用1构造一个临时对象
  //2.再用临时对象拷贝构造aa4
  //3.编译器优化：同一个表达式中，连续构造+构造、构造+拷贝构造、拷贝构造+拷贝构造会合二为一
  //构造+构造 ->构造
  //构造+拷贝构造 ->构造
  //拷贝构造+拷贝构造 ->拷贝构造
  const A& aa5 = 2;
  //1.先用2构造一个临时对象
  //2.然后aa5就是这个临时对象的别名
  A aa6;//构造
  func(aa6);//拷贝构造+析构aa
  func(A(2));//被优化成：构造+拷贝构造 ->构造
  func(3);
  //1.先用3构造一个临时对象
  //2.被优化成：构造+拷贝构造 ->构造
  //3.3直接去构造对象aa
  A aa7 = func1();
  //1.先拷贝构造形成一个临时对象
  //2.临时对象再拷贝构造给aa7
  //3.被优化成：拷贝构造+拷贝构造 ->拷贝构造
  A aa8;
  aa8 = func1();
  //1.先拷贝构造形成一个临时对象
  //2.临时对象再赋值拷贝构造给aa7
  func1();//不接收返回值
  //1.func1()函数里的aa对象构造一次
  //2.然后再拷贝构造形成一个临时对象
  return 0;
}

7. 再次理解类和对象

现实生活中的实体计算机并不认识，计算机只认识二进制格式的数据。如果想要让计算机认识现实生活中的实体，用户必须通过某种面向对象的语言，对实体进行描述，然后通过编写程序，创建对象后计算机才可以认识。比如想要让计算机认识洗衣机，就需要：

在类和对象阶段，大家一定要体会到，类是对某一类实体(对象)来进行描述的，描述该对象具有那些属性，那些方法，描述完成后就形成了一种新的自定义类型，才用该自定义类型就可以实例化具体的对象。

8. 练习题

1.求1+2+3+...+n，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字及条件判断语句（A?B:C）OJ链接

2.计算日期到天数的转换 OJ链接

3.日期差值 OJ链接

4.打印日期 OJ链接

5.累加天数 OJ链接

【C++类和对象下：解锁面向对象编程的奇妙世界】（下）

2.2 特性

3. 友元

3.1 友元函数

3.2 友元类

4. 内部类

5.匿名对象

6.拷贝对象时的一些编译器优化

7. 再次理解类和对象

8. 练习题

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