C++类和对象(下)

简介: 学习C++类和对象下篇

1. 再谈构造函数之初始化列表

1.1 构造函数体赋值

通过学习构造函数,我们知道了在创建对象的时候,编译器就会自动调用构造函数,进行对对象的赋值,但是这不是初始化。赋值可以很多次,初始化只能一次。而且,有些变量,是必须初始化的,比如说const变量,static变量。因此,我们需要对对象进行一次初始化。

1.2 初始化列表

所谓初始化列表,就是在对象创建的时候,来一次初始化,相当于int a = 0。

其格式为: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。

需要注意的是,其初始化的顺序是根据类中成员变量的顺序来的。

classDate{
public:
Date(intyear, intmonth, intday)
        : _year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {
    }
private:
int_year;
int_month;
int_day;
};
这里初始化的顺序为,先初始化_year,然后是_month,最后是_day。如果是下面这种情况classDate{
public:
Date(intyear, intmonth, intday)
        : _year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {
    }
private:
int_day;
int_month;
int_year;
};
那么先初始化_day,然后是_month,最后是_year

image.gif

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)

classA{
public:
A(inta)
        :_a(a)
    {}
private:
int_a;
};
classB{
private:
A_aobj;//没有默认构造函数,因为对于类A,定义了构造函数,但是不是默认的int&_ref;//引用,需要初始化,但是类B中没有初始化列表constint_i;//const  需要初始化,但是类B中没有初始化列表};

image.gif

其实,不管怎么样,我们都应该尽量去使用初始化,以免造成一些程序上的错误

1.3 explicit关键字

explicit关键字有什么用呢?用来阻止类型转换!

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

 

classDate{
public:
//1.单参构造函数,没有使用explicit修饰,具有类型转换作用explicitDate(intyear)
        :_year(year)
    {}
//2虽然有多个参数,但是创建对象时后两个参数可以不传递,没有使用explicit修饰,具有类型转换作用explicitDate(intyear, intmonth, intday)
        : _year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {
    }
private:
int_year;
int_month;
int_day;
};
voidTest()
{
Dated1(2022);
d1=2012;
//在类型转换的时候,实际编译器背后会用2012构造一个无名对象,最后用无名对象给d1对象进行赋值//2012是int类型,由于我使用了explicit,因此,不能强行转换。}

image.gif

上述代码可读性不是很好,用explicit修饰构造函数,将会禁止构造函数的隐式转换。

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

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

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

在做流输入和流输出的重载的实现的时候,发现了一个问题,我们如果将函数定义在类中,那就无法是这样的格式:cin>>a  和 cout<<a;而是a>>cin    a<<cout。为什么会这样?

因为在类中,默认的第一个参数是this,而a调用这个重载的函数,那么,第一个参数就是a的指针,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。那么,我们只能将函数定义在类外,如果是定义在类外,没有了this,又有了个问题,那就是,如何获取类中的成员变量?

友元函数解决了这个问题。友元,顾名思义,那就是朋友的意思嘛,张三的朋友去到张三的家里,那就能够吃张三家的米饭。

在张三的家,哦不,是类中,写上friend 函数的声明,就是友元了。

classDate{
public:
friendistream&operator>>(istream&in, Date&d);
friendostream&operator<<(ostream&out, Date&d);
Date(intyear=2022, intmonth=10, intday=1);
Date(constDate&d);
private:
int_year;
int_month;
int_day;
};
istream&operator>>(istream&in, Date&d)
{
in>>d._year>>d._month>>d._day;
returnin;
}
ostream&operator<<(ostream&out, Date&d)
{
out<<d._year<<d._month<<d._day;
returnout;
}

image.gif

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

需要说明的是:

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。其实就是,这一群人都是这个类(这个家的主人)的朋友,去他家聚会去了。

需要注意的是:

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。

classTime{
friendclassDate;
public:
Time(inthour=0, intminute=0, intsecond=0)
        : _hour(hour)
        , _minute(minute)
        , _second(second)
    {
    }
private:
int_hour;
int_minute;
int_second;
};
classDate{
public:
Date(intyear=1900, intmonth=1, intday=1)
        : _year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {}
voidSetTimeOfDate(inthour, intminute, intsecond)
    {
// 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;
};

image.gif

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。

其实可以理解成:这个内部类是被外面的这个类藏起来。

注意:内部类就是外部类的友元类,根据友元类的定义,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:

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

classA{
private:
staticintk;
inth;
public:
classB// B天生就是A的友元    {
public:
voidfoo(constA&a)
        {
cout<<k<<endl;//OKcout<<a.h<<endl;//OK        }
    };
};
intA::k=1;
intmain()
{
A::Bb; // 需要通过A才能访问到Bb.foo(A());
return0;
}

image.gif

5 匿名对象

匿名对象,顾名思义,没有对象名的对象。

Date();

匿名对象的特点是它的生命周期只有这一行,这一行结束后,便会调用析构函数。

匿名对象的用处:在某些使用场景下可以简化代码。

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。(编译器:vs 2013)

classA{
public:
A(inta=0)
        :_a(a)
    {
cout<<"A(int a)"<<endl;
    }
A(constA&aa)
        :_a(aa._a)
    {
cout<<"A(const A& aa)"<<endl;
    }
A&operator=(constA&aa)
    {
cout<<"A& operator=(const A& aa)"<<endl;
if (this!=&aa)
        {
_a=aa._a;
        }
return*this;
    }
~A()
    {
cout<<"~A()"<<endl;
    }
private:
int_a;
};
voidtest1(Aaa)
{}
Atest2()
{
Aaa;
returnaa;
}
intmain()
{
// 传值传参Aaa1;
test1(aa1);
cout<<endl;
// 传值返回test2();
cout<<endl;
// 隐式类型,连续构造+拷贝构造->优化为直接构造test1(1);
// 一个表达式中,连续构造+拷贝构造->优化为一个构造test1(A(2));
cout<<endl;
// 一个表达式中,连续拷贝构造+拷贝构造->优化一个拷贝构造Aaa2=test2();
cout<<endl;
// 一个表达式中,连续拷贝构造+赋值重载->无法优化aa1=test2();
cout<<endl;
return0;
}

image.gif

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