4. C++类和对象（下）-阿里云开发者社区

1. 再谈构造函数

1.1 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

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。

1.2 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(malloc等）,初始化完之后要加一个{ }。

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
  Date(int year,int month,int day)
    :_year(year)
    ,_month(month)
    ,_day(day)
  {}
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
}

【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

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
  A(int a)
  :_a(a)
{}
private:
  int _a;
};
class B
{
public:
  B(int a, int ref)
    :_aobj(a)
    ,_ref(ref)
    , _n(10)
  {}
private:
  A _aobj;//没有默认构造函数
  int& _ref;//引用
  const int _n;//const
};

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。

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

class A // 错误写法
{
public:
  A(int a)
    :_a1(a)
    , _a2(_a1)
  {}
  void Print() {
    cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
  }
private:
  int _a2;
  int _a1;
};
int main() {
  A aa(1);
  aa.Print();
}

也可以利用初始化列表，初始化二维数组

#include<iostream>
using namespace std;
class AA
{
public:
  AA(int row = 10, int col = 5)
    :_row(row)
    ,_col(col)
  {
    _aa = (int**)malloc(sizeof(int*) * row);
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
      _aa[i] = (int*)malloc(sizeof(int)* col);
    }
  }
  int getElement(int row, int col) const
  {
    return _aa[row][col];
  }
  void setElement(int row, int col, int value)
  {
    _aa[row][col] = value;
  }
 
  ~AA()
  {
    for (int i = 0; i < _row; i++)
    {
      free(_aa[i]);
    }
    free(_aa);
  }
private:
  int** _aa;
  int _row;
  int _col;
};
int main()
{
  AA a;
  a.setElement(1, 1, 3);
  cout << a.getElement(1, 1) << endl;//要通过构造函数的返回来实现输入输出
  return 0;
}

1.3 explicit关键字

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 。

class Date
{
public:
 explicit Date(int year)
 :_year(year)
 {}
 /*
 // 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
 // explicit修饰构造函数，禁止类型转换
 explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 */
 Date& operator=(const Date& d)
 {
 if (this != &d)
 {
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 }
 return *this;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
void Test()
{
 Date d1(2022);
 // 用一个整形变量给日期类型对象赋值
 // 实际编译器背后会用2023构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
 d1 = 2023;
 // 将1屏蔽掉，2放开时则编译失败，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
}

总结：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

面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象，构建了静态变量_scount

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？不可以

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？可以

函数可以缩小访问，不能放大访问

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。

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
  friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
  friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);//友元函数
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

总结：B是友元函数，是A的友元类，B就可以跨域访问A了，B要在A中声明一下，在类的外面定义

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B是A的友元，C是B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

#include <iostream>
 
class Time; // 提前声明时间类
class Time
{
    friend class Date; // 声明日期类为时间类的友元类
 
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);
 
    void PrintDateTime();
 
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
    Time _t;
};
 
void Date::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;
}
 
void Date::PrintDateTime()
{
    std::cout << "Date: " << _year << "/" << _month << "/" << _day << std::endl;
    std::cout << "Time: " << _t._hour << ":" << _t._minute << ":" << _t._second << std::endl;
}
 
int main()
{
    Date d;
    d.SetTimeOfDate(10, 30, 45);
    d.PrintDateTime();
 
    return 0;
}

让date友元了，可以定义和调用time

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。

【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。

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

5. 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：

1. 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

2. 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

3. 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。

4. 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。

4. C++类和对象（下）