【C++修炼之路】5. 类和对象(下)(二)

简介: 【C++修炼之路】5. 类和对象(下)(二)

4.内部类(C++中不太重要、Java中重要)



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。


特性:


内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。

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。

sizeof(外部类)=外部类,和内部类没有任何关系。



class A
{
private:
    static int k;
    int h;
public:
    class B // B天生就是A的友元
    {
    public:
        void foo(const A& a)
        {
            cout << k << endl;//OK
            cout << a.h << endl;//OK
        }
    };
};
int A::k = 1;
int main()
{
    A::B b;
    b.foo(A());
    A a;
    cout << sizeof(a) << endl; // 4
    return 0;
}


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;
  // 不能像下面这么定义对象,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();
  // 但是我们可以像下面这么定义匿名对象,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);
  直接为了一个方法就创建一个对象是有点多余的,因此引用下面的一次性使用的匿名对象
  //Solution so;
  //so.Sum_Solution(10);
  // 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;
}

上面的文字已经清晰的解释利用匿名对象的目的就是为了有的方法使用一次时避免重新创建一个对象。


但我们还是需要演示一下匿名对象的特性:用完即销毁。


使用前创建


微信图片_20230221224051.png


使用后直接销毁


微信图片_20230221224132.png


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。


内置类型没有构造和拷贝构造,因此不考虑内置类型的优化。


对于编译器的自动优化,在上面2.1的第一次打印N中已经展现,因此,为了程序能够发挥更好的性能,我们就需要主动去触发这些优化场景,下面将对于优化的场景进行展示:


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 f1(A aa)
{}
A f2()
{
  A aa;
  return aa;
}
A f3()
{
  /*A aa(10);
  return aa;*/
  return A(10);
}
// 《深度探索C++对象模型》中的知识
int main()
{
  // 优化场景1
  //A aa1 = 1;  // A tmp(1) + A aa1(tmp) -> 优化 A aa1(1)
  // 优化场景2
  //A aa1(1); // 优化前
  //f1(aa1);
  //f1(A(1));  // 构造 + 拷贝构造  -> 优化 构造   优化后
  //f1(1);  // 构造 + 拷贝构造  -> 优化 构造      优化后
    // 优化场景3
  // f2();    // 构造+拷贝构造
  //A ret = f2(); // 构造+拷贝构造+拷贝构造 ->优化 构造+拷贝构造
    // 优化场景4:
  /*A ret;   优化前
  ret = f2();*/
  A ret = f3();  //  构造+拷贝构造+拷贝构造 -> 优化 -> 构造
  return 0;
}


优化场景1:(其正是2.1中的优化场景)即原本为构造临时变量tmp(1),再通过拷贝构造将tmp(1)拷贝给aa1,但由于这种场景属于优化场景,因此这两次将会被合并成一次。

注:但如果将其分成两部:

A tmp(1);
A aa1 = tmp(1);

这就不会触发编译器的自动优化场景,因此写法是有讲究的


微信图片_20230221224323.png


优化场景2: 对于优化前,我们知道,这是aa1先构造之后再传入函数中引起参数拷贝构造,但优化后可以看出通过匿名对象不创建对象这个特性,我们就可以将传参的拷贝构造这一步省去,只有构造匿名对象这一步。


微信图片_20230221224359.png


  • 优化场景3: 对于这个情景,直接看优化后,我们不难发现,优化掉的是return的临时变量,即将拷贝临时变量这一步进行了优化删除。
  • 优化场景4: 我们发现,场景四利用了所有的优化效果:即通过返回值直接赋值减少了函数返回时临时变量的拷贝,通过匿名对象将创建对象的临时拷贝删去。


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:


用户先要对现实中洗衣机实体进行抽象—即在人为思想层面对洗衣机进行认识,洗衣机有什么属性,有那些功能,即对洗衣机进行抽象认知的一个过程。


经过1之后,在人的头脑中已经对洗衣机有了一个清醒的认识,只不过此时计算机还不清楚,想要让计算机识别人想象中的洗衣机,就需要人通过某种面相对象的语言(比如:C++、Java、Python等)将洗衣机用类来进行描述,并输入到计算机中。

经过2之后,在计算机中就有了一个洗衣机类,但是洗衣机类只是站在计算机的角度对洗衣机对象进行描述的,通过洗衣机类,可以实例化出一个个具体的洗衣机对象,此时计算机才能洗衣机是什么东西。


用户就可以借助计算机中洗衣机对象,来模拟现实中的洗衣机实体了。


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。


微信图片_20230221224525.png


8. 总结类和对象

经过四篇很长的博客和几个星期的学习,C++的一血已经被我们拿下了,类和对象的上中下以及日期类四篇博客是一个体系,即需要按照顺序学习才能环环相扣,打出一组漂亮的组合拳。如果这几篇blog对你有帮助的话,别忘了三连支持一下作者哦!

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