【C++初阶】第四站:类和对象(下)(理解+详解)-1

简介: 【C++初阶】第四站:类和对象(下)(理解+详解)-1

再谈构造函数

       对于MyQueue 不需要写它的构造函数,编译器自动生成,会调用它的默认构造。


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但是如果Stack类不提供默认构造给你,那就得实现显示调用,该怎么办呢?


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有两种办法。


1️⃣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。

代码示例:

class Date
{
public:
    Date(int year, int month, int day)
    {
         _year = year;
         _month = month;
         _day = day;
     }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

       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 。

如下例子:

class Date
{
public:
    Date(int year=2024, int month=1, int day=1)//构造函数初始化,只能初始化一次
     //赋值
    {
         _year = year;//可以多次赋值
        _year = 2023; 
        _year = 2021; 
        //...
        _month = month;
         _day = day;
     }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

2️⃣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。

代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
  Date(int year, int month, int day)
  : _year(year)
  , _month(month)
  , _day(day)
  {
        }
  void Print()
  {
  cout << _year << "/" << _month << "/" << _day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{ 
  Date d1(2024, 1, 1);
  d1.Print();
  return 0;
}

执行如下:


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【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)

其实可以这样理解:


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代码如下:

class Date
{
public:
  //初始化列表是每个成员定义的地方
  //不管你写不写,每个成员都要走初始化列表
  Date(int year, int month, int day, int& i)
  :_year(year)
  , _month(month)
  , _a(i)
  , _refi(i)
  ,_x(100)//显示给值了
  {
  //赋值
  //_day = day;
  }
  void func()
  {
  ++_refi;
  ++_refi;
  }
//private下面如果成员变量右边给了值,都叫做缺省值
private:
  int _year;//每个成员声明
  int _month;
  int _day;
  //C++11支持给缺省值,这个缺省值给初始化列表
  //如果初始化列表没有显示给值,就用这个缺省值
  //必须定义时初始化,也就是说以下这三个成员变量必须出现在初始化列表
  const int _x=1;//如果显示给值了,就不用这个缺省值
  int& _refi;
  A _a;
};
//能用初始化列表就用初始化列表初始化
//有些场景还是需要初始化列表和函数体混着用
int main()
{
  int n = 0;
  Date d1(2023, 7, 28, n);
  d1.func();
  cout << n << endl;
  return 0;
}

执行:对_refi就是对着n操作


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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:
  Time(int hour = 0)
  :_hour(hour)
  {
  cout << "Time()" << endl;
  }
private: 
  int _hour;
};
class Date
{
public:
  Date(int day)
  {}
private:
  int _day;
  Time _t;
};
int main()
{
  Date d(1);
}


执行:


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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

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来做一道题:


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explicit关键字

       构造函数不仅可以构造与初始化对象,对于单个参数的 构造函数,还具有类型转换的作用。

class A
{
public:
  //explicit A(int i)
  A(int i)
  :_a(i)
  {
  cout << "A(int i):"<<i<< endl;
  }
  A(const A& aa)
  :_a(aa._a)
  {
  cout << "A(const & aa)" << endl;
  }
  ~A()
  {
  cout << "~A()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
struct SeqList
{
public:
  void PushBack(const A& x)
  {
    //...扩容
  _a[_size++] = x;
  }
  size_t size() const
  {
  return _size;
  }
  //读
  const A& operator[](size_t i)const
  {
  assert(i < _size);
  return _a[i];
  }
  //读/写
  A& operator[](size_t i)
  {
  assert(i < _size);
  return _a[i];
  }
private:
  //C++11
  A* _a = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
  size_t _size = 0;
  size_t _capacity = 0;
};
int main()
{
  A aa1(1);
  A aa2 = 2;
  return 0;
}

      经过编译器优化之后,以下的两个代码是等价的:


A aa1(2);//直接构造 <==> A aa1 = 2

解析:        


       在早期的编译器中,当遇到下面的一行代码时,会处理成:用2调用A构造函数生成一个临时对象(tmp),再用这个对象(tmp)去拷贝构造aa1


A aa1 = 2;//先构造,再拷贝构造
上面的代码等价于下面这两步:
A tmp(2);
A aa2(tmp);

但是,C++支持单参数构造函数的隐式类型转换:


       编译器会再优化,优化用2直接构造,所以当我们遇到像A aa1 = 2的式子时,实际上编译器已经转换成了A aa1(2),这就叫隐式类型转换


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同时在c++中,不想让隐式类型发生,就在构造函数前面加个explicit


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因为explicit修饰构造函数,禁止了单参构造函数类型转换的作用


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在C语言中我们也讲了隐式类型转换:无论是值拷贝还是说加了引用的,都会生成临时变量的。


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static成员

1.static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;
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.static特性

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

代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A() 
  {
  ++n;
  ++m;
  }
  A(const A& t)
  {
  ++n;
  ++m;
  }
  ~A()
  {
  --m;
  }
private:
  int a;//4 byte
  static int n;
  static int m;
};
int main()
{
  cout << sizeof(A) << endl;
  return 0;
}


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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


解析思路:

当我们要计算A这个类,累计创建了多少个对象(用n表示),正在使用的多少个对象(用m表示)

以之前的知识,我们首先会在全局定义两个变量


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经过以下代码验证之后,我们发现,如果定义全局的变量,会被外面随意修改


0b9146d8839d4964ad281babdcc27eff.png

   


       此时的话,我们试下把n和m定义在class A的private内,但是这样每一个对象在定义的时候,都会创建一个n和m,此时n和m是每一个对象的成员了,不是用来统计有几个对象,明显不能这样定义。


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这时候如果被static修饰,这两个成员变量就位于静态区了,叫做静态成员变量,需要注意的地方有:


e80ccdd6b70e4dd391498088e3e5c7b1.png


代码如下:


class A
{
public:
private:
  int a;//4 byte
  static int n;//静态成员的声明
  static int m;//静态成员的声明
};
//在类外面定义
int A::n = 0;
int A::m = 0;

还有要注意的;



deefa36369ce43c0902a325063269c9e.png

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


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静态成员变量被public修饰时:


e3b5bb1bdaff48519f4340dfd5509a9c.png


代码如下:


include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A()
  {
  ++n;
  ++m;
  }
  A(const A& t)
  {
  ++n;
  ++m;
  }
  ~A()
  {
  --m;
  }
//private:
  static int n;
  static int m;
};
// 静态成员变量的定义初始化
int A::n = 0;
int A::m = 0;
int main()
{
  A aa1;
  cout << A::n << " " << A::m << endl;//1.通过类名突破类域进行访问
  cout << aa1.n << " " << aa1.m << endl; //2.通过类对象突破类域进行访问
  A* ptr = NULL;
  cout << ptr->n << " " << ptr->m;//3.通过空指针解引用成员突破类域
}

当静态成员变量被private修饰时:


       我们当然可以定义被public修饰的成员函数,然后此时被static修饰的两个静态成员n和m通过创建对象aa1,接着aa1.Print()就可以打印出对象的个数,


       但如果我定义一个匿名对象,接着调用Print函数,这时候会多出一个n(累计创建的对象),干扰打印的逻辑了。


c4523162341c4e3a88099d0d2bb70d05.png



我们可以借鉴上面静态成员变量突破类域的方式,引出我们静态成员函数的三种突破类域的方式


220db37371f246b0af322500057158d6.png


代码如下:


#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A()
  {
  cout << "A()" << endl;
  ++n;
  ++m;
  }
  A(const A& t)
  {
  ++n;
  ++m;
  }
  ~A()
  {
  --m;
  }
  //静态成员函数的特点:没有this指针
  static int GetM()
  {
  return m;
  }
  static void Print()
  {
  //x++;//不能访问非静态,因为没有this
  cout << m << " " << n << endl;
  }
private:
    //这样定义不行,这样的话每一个对象都有一个n和m,
    //int m;
  //int n;
  // 不符合题意,因为这是来统计对象个数的
  //静态成员变量属于所有A对象,属于整个类
  //声明
  //累积创建了多少个对象
  static int n;
  //正在使用的还有多少个对象
  static int m;
};
int A::n = 0;
int A::m = 0;
int main()
{
  A aa;
   
//三种突破类域的方式
  A::Print();//通过类名调用静态成员函数进行访问
  aa.Print();//通过实例化的对象调用成员函数进行访问
  A* ptr = NULL;
  ptr->Print();//通过空指针调用静态成员函数进行访问
  return 0;
}

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


0f3c8bff458a4e5c861a5e4c11ae0764.png


代码如下:


//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
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  static void Print()
  {
  cout << x++ << endl;
  }
private:
  int x;//非静态成员变量
  static int a;//静态成员变量
};
int main()
{
  A x;
  x.Print();
}


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?

答:不能 , 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

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗?

答:可以。 因为静态成员函数和非静态成员函数都在类中,在类中不受访问限定符的限制。

代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  void Notstatic()
  {
  Print();//<-------非静态调用调用静态 
  }
    //两种写法
  static void Print()
  {
  cout << a << endl;
  }
  /*static int Print()
  {
  cout << a << endl;
  return a;
  }*/
private:
  int x;//非静态成员变量
  static int a;//静态成员变量
};
int A::a = 10;
int main()
{
  A x;
  x.Notstatic();
}


执行:



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【C++初阶】第四站:类和对象(下)(理解+详解)-2

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