【C++干货基地】面向对象核心概念 static成员 | 友元 | 内部类 | 匿名对象

鸽芷咕

发布于 2024-05-26 16:44:39

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一、 static成员

1.1 static 的概念

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

class A
{
public:
	A()
	{
		++n;
	}

	A(const A& aa)
	{
		++n;
	}

	// static成员函数没有this指针
	static int GetN()
	{
		//a++;
		return n;
	}

private:
	// 不是属于某一个对象，属于所有对象，属于整个类
	// 声明
	static int n;

	int a = 0;
};

// 定义
int A::n = 0;

1.2 static 的特性

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
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
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
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
. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制

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

所以我们使用 sizeof 去计算含有静态变量的类时不包含静态变量的大小

class A
{
private:
	// 不是属于某一个对象，属于所有对象，属于整个类
	// 声明
	static int n;

	int a = 0;
};


int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;
	return 0;
}

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

所以静态变量成员无法通过初始化列表初始化

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

class A
{
public:
	A()
	{
		++n;
	}

	A(const A& aa)
	{
		++n;
	}

	// static成员函数没有this指针
	static int GetN()
	{
		//a++;
		return n;
	}

public:
	// 不是属于某一个对象，属于所有对象，属于整个类
	// 声明
	static int n;

	int a = 0;
};

// 定义
int A::n = 0;

int main()
{
	A aa1;
	cout<< A::n << endl;
	cout << aa1.GetN() << endl;
	cout << A::GetN() << endl;
	return 0;
}

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

静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制

class A
{
public:
	A()
	{
		++n;
	}

	A(const A& aa)
	{
		++n;
	}

	// static成员函数没有this指针
	static int GetN()
	{
		return n;
	}

private:
	// 不是属于某一个对象，属于所有对象，属于整个类
	// 声明
	static int n;

	int a = 0;
};
// 定义
int A::n = 0;
int main()
{
	cout << A::n << endl;
	return 0;
}

1.3 static 的练习

以下程序中 n 的值是多少？

class A
{
public:
	A(int a) 
	{ 
		++_scount; 
	}
	A(const A & t) 
	{ 
		++_scount; 
	}
	~A() 
	{ 
		--_scount; 
	}
	static int GetACount() 
	{ 
		return _scount; 
	}
private:
	int a;
	static int _scount;
};
int A::_scount = 0;
void TestA()
{
	cout << A::GetACount() << endl;
	A a1(10), a2(3);
	A a3(4);
	A a4 = 10;
	cout << A::GetACount() << endl;
}

int main()
{
	TestA();
	return 0;
}

二、友元函数

友元是C++中提供的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。

比如说在类中私有的成员变量只有成员函数可以放其他函数是不能访问的但是使用了友元函数声明了之后，进行声明的类中就可以去访问我们的私有成员了。

2.1 友元函数

其实我们以前在使用重载流插入和留提取的时候就必须要用到友元函数。

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
{
public:
    Date(int year, int month, int day)
        : _year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {}
    // d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
    // 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this，所以d1必须放在<<的左侧
    ostream & operator<<(ostream& _cout)
    {
        _cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
        return _cout;
    }
    Date operator+(Date& a)
    {
      
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main()
{
    Date d1(2022, 10, 22);
    Date d2(d1);

    d1 << cout ;
    d1.operator<<(cout); //不符合常规调用
    //和我们重载++一样只不过要把第一个操作顺序改为cout
    d1 + d2;
    return 0;
}

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。

class Date
{
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
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;
}

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

2.2 友元类

对一个函数进行友元声明，这个函数就叫友元函数，可以访问声明类中的私有成员。而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，在继承位置再给大家详细介绍。

class Time
{
    friend class Date;   // 声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就直接访问Time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)
    {
        // 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;
};

三、内部类

3.1 内部类的概念

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。

内部类是一个独立的类所含有内部类的类再计算时不计算它的内部类

3.2 内部类的特性

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
{
public:
	class B
	{
	public:
		void fun(const A& a1)
		{
			cout << a1._year << endl;
			cout << a1.n << endl;
		}
	private:
		int _month;
		int _day;
	};

private:
	int _year;
	static int  n;
};

int A::n = 1;

int main()
{
	A::B b;
	b.fun(A());

	return 0;
}

四、匿名对象

4.1 有名对象&匿名对象

在类的结构书写完成之后，我们实例化的对象叫做有名对象，而我们没有对一个对象没有起名的话那么他就是匿名对象。

class A
{
public:
	A(int n = 0)
	{
		cout << "A()" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _n;
};

int main()
{
	//有名函数
	A a1();
	//匿名函数
	A();
	return 0;
}