C++:类的补充知识

简介: C++:类的补充知识



static成员

C++的静态成员是指在类中使用关键字"static"声明的成员变量或成员函数。静态成员与类的实例无关,而是与整个类相关联。它们在内存中只有一份副本,无论创建了多少个类的实例。

静态成员变量:

静态成员变量是属于整个类的,而不是类的每个实例。所有的实例共享同一个静态成员变量的值。它们在类的所有实例之间保持一致。静态成员变量必须在类的定义外部进行初始化

示例:

class MyClass {
public:
    static int count; //声明静态成员变量
};
int MyClass::count = 0; //静态成员变量需要在类定义外部进行初始化

首先,直接在成员变量前使用static修饰,那么其就是一个静态成员变量了。而静态成员变量要在类的外部进行定义:int MyClass::count = 0;

想要访问静态成员可以用:类名::静态成员或者对象.静态成员

静态成员函数:

定义静态成员函数只需要在函数名前加一个static关键字即可

class MyClass {
public:
    static int count; //声明静态成员变量
    
    static int Func(int x, int y) { // 声明静态函数
        return x + y;
    }
};
int MyClass::count = 0; //静态成员变量需要在类定义外部进行初始化

静态成员函数不操作特定的实例对象,有以下特性:

  1. 只能访问类的静态成员变量,并不能访问类的非静态成员变量。
  2. 静态成员函数没有this指针,因为它们不属于特定的实例对象。
  3. 静态成员函数可以通过类名来直接调用,无需创建对象实例。

友元

在C++中,可以使用友元函数和友元类来突破封装,访问类的私有成员或保护成员。

友元函数

友元函数是在类的声明中声明的非成员函数,可以访问类的私有成员和保护成员。

而友元函数的定义是在类的外部的普通函数,不属于任何类,但是如果其成为了某个类的友元,那么这个函数就可以访问到这个类的私有成员。

在类的声明中,可以使用关键字friend来声明一个友元函数。友元函数可以访问类的私有成员和保护成员。下面是一个示例:

class MyClass {
private:
  int privateVar;
public:
  MyClass() : privateVar(0) {}
  // 友元函数声明
  friend void Func(MyClass& obj);
};
// 友元函数定义
void Func(MyClass& obj) {
  // 访问类的私有成员
  obj.privateVar = 10;
}
int main() {
  MyClass obj;
  Func(obj);
  return 0;
}

在上面的示例中,friendFunctionMyClass的友元函数。该函数可以访问MyClass的私有成员privateVar

友元函数有以下特性:

  1. 友元函数不属于类,不是类的成员函数
  2. 友元函数在类中不能用const修饰
  3. 友元函数可以在类定义的任何地方声明,不受public,private等访问限定符的限制
  4. 一个函数可以是多个类的友元

友元类

友元类是在类的声明中声明的另一个类,可以访问类的私有成员和保护成员。

在类的声明中,可以使用关键字friend来声明一个友元类。友元类可以访问类的私有成员和保护成员。下面是一个示例:

class MyClass {
private:
  int privateVar;
public:
  MyClass() : privateVar(0) {}
  // 友元类声明
  friend class FriendClass;
  void setVar(int value) {
    privateVar = value;
  }
};
class FriendClass {
public:
  void modifyVar(MyClass& obj) {
    // 访问类的私有成员
    obj.privateVar = 10;
  }
};
int main() {
  MyClass obj;
  FriendClass friendObj;
  friendObj.modifyVar(obj);
  return 0;
}

在上面的示例中,FriendClassMyClass的友元类。FriendClass可以访问MyClass的私有成员privateVar

需要注意的是,友元关系是单向的。

如果类A是类B的友元,那么类B不一定是类A的友元。

此外,友元关系不具有传递性,A是B的友元,B是C的友元,不代表A是C的友元。


内部类

在C++中,内部类是一个嵌套在另一个类或者结构体中的类。内部类具有与外部类相同的访问权限,并且可以访问外部类的成员变量和成员函数。

成员内部类是定义在另一个类中的类。它可以访问外部类的所有成员变量和成员函数,包括私有成员,就像是外部类的一个成员一样。成员内部类的定义通常在外部类的定义中,但是在外部类的成员函数中也可以定义。

示例代码:

class OuterClass {
private:
    int x;
    
public:
    class InnerClass {
    public:
        void display() {
            cout << x << endl;
        }
    };
};

在以上的代码中,OuterClass是外部类,InnerClass是成员内部类。InnerClass可以访问OuterClass的私有成员x,并且在OuterClass的成员函数中可以实例化InnerClass并调用其成员函数。


匿名对象

C++中的匿名对象是指在声明和创建对象时不给对象起名字,直接将其用于表达式中。通常情况下,匿名对象在使用完毕后会立即被销毁,因此其生命周期较短,只在作用行内。

你匿名对象的语法为:类名(参数),也就是直接跳过了取名过程。

匿名对象的主要用途是方便地调用对象的成员函数或重载的运算符,并且不需要对对象进行额外的命名和管理。例如,可以通过匿名对象来调用一个类的成员函数,如下所示:

class MyClass {
public:
    void doSomething() {
        cout << "Doing something..." << endl;
    }
};
int main() {
    MyClass().doSomething();  // 使用匿名对象调用成员函数
    return 0;
}

其中MyClass()就是一个匿名对象。

在上述示例中,我们创建了一个匿名对象并立即调用了其成员函数doSomething()。该匿名对象在调用完毕后会被销毁。

匿名对象还可以作为函数的返回值,从而方便地返回临时对象。例如:

class MyClass {
private:
    int value;
public:
    MyClass(int value) {
        this->value = value;
    }
    
    int getValue() {
        return value;
    }
};
MyClass createObject() {
    return MyClass(42);  // 返回匿名对象
}
int main() {
    MyClass obj = createObject();  // 使用匿名对象作为返回值
    cout << obj.getValue() << endl;
    
    return 0;
}

在上述示例中,函数createObject()返回了一个匿名对象,并将其赋值给了obj。这样可以方便地在函数中创建临时对象,并将其返回给调用者。


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