【C++】类和对象（下）

s-little-monster

发布于 2024-07-20 16:47:07

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发布于 2024-07-20 16:47:07

文章被收录于专栏：乐意学点小编程

一、构造函数再叙

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;
};

因为初始化只能初始化一次，而构造函数体内是可以多次赋值的，所以上述构造函数调用后不能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

2、初始化列表

以一个冒号开始，接着以一个逗号分隔的数据成员列表，每个成员变量后边跟一个放在括号中的初始值或表达式

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

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

①初始化不影响构造函数继续赋值

②每个成员变量在初始化列表中只能出现一次

③如果类中出现：引用成员变量、const成员变量、自定义类型成员（类中没有默认构造函数） 时，必须放在初始化列表位置进行初始化

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};

class B
{
public:
	B(int a, int ref)
		:_aa(a)
		, _ref(ref)
		, _n(10)
	{}
private:
	A _aa; // 没有默认构造函数
	int& _ref; // 引用
	const int _n; // const 
};

④尽量使用初始化列表进行初始化，对于自定义类型的成员变量，一定会先使用初始化列表初始化

class Time
{
public:
	Time(int hour = 1)
		:_hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};

class Date
{
public:
	Date(int day)
	{}

private:
	int _day;
	Time _t;
};

int main()
{
	Date d(10);
	return 0;
}

从上图调试的过程中我们发现，标头先进入Time后先走初始化列表再走花括号内的内容，初始化列表只走一次

⑤成员变量在类中的声明顺序就是其在初始化列表中的初始化顺序

class A
{
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();
}

这里声明顺序是先_a2后_a1，然后初始化列表中先初始化_a2后初始化_a1，但由于初始化_a2时_a1还未赋值，所以_a2为随机值，_a1为a值也就是1

3、explicit关键字

构造函数不仅可以构造和初始化对象，对于接收单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用

接受单个参数的构造函数的表现：

①构造函数只有一个参数

②构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余都有

③全缺省构造函数

class Date
{
public:
	
	/*Date(int year)
		:_year(year)
	{}*/
	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);
}

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

以上是构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余都有的情况下的类型转换，除了第一个值被赋值其他的都为缺省值

对于构造函数只有一个参数的情况根据以上很好理解，就是直接赋值

对于全缺省就是不赋值，全为缺省值

用explicit修饰构造函数将会禁止构造函数的隐式转换

二、static成员

1、概念

声明为static的类成员称之为类的静态成员，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、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

静态成员函数不能调用非静态成员函数非静态成员函数能调用类的静态成员函数

三、友元

友元提供了一种突破封装的方式，但它不宜多用友元分为友元函数和友元类

1、友元函数

这里我们提供一个例子，重载<<，由于隐含的this指针永远会是最左边也就是第一个参数，而我们需要让cout输出流对象为第一个参数，这样我们就没办法实现这个程序了，如下所示

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
	ostream& operator<<(ostream& _cout)
	{
		_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
		return _cout;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

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，不属于类，但需要在类中声明，加friend关键字

这样我们就可以摆脱this指针，直接在类外定义

class Date
{
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);//ostream输出流
	friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);//istream输入流
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;//输入流
	cout << d << endl;//输出流
	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、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

class Time
{
	friend class Date; 
	// 声明日期类为时间类的友元类，可在日期类中直接访问Time类中的私有成员变量
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private成员变量
		_t._hour = hour;
		_t._minute = minute;
		_t._second = second;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	Time _t;
};

友元关系是单向的，像声明在Time类中的Date类可以直接访问Time类的private成员变量，但Time类中不能直接访问Date类的private成员

友元关系不能传递，A是B的友元，B是C的友元，A不是C的友元

四、内部类

如果一个类定义在另一个类的内部，内部类就是外部类的友元类，外部类无法访问到内部类的private成员

内部类定义在外部类的public、protected、private都行

内部类可以直接的访问外部类的static成员

sizeof（外部类）= 外部类，与内部类没有任何的关系，也就是说它定义的时候与内部类是分离的，在物理内存上是分开的

class A
{
private:
	static int k;
	int h;
public:
	A() 
	:h(0) 
	{}
	class B
	{
	public:
		void f(const A& a)
		{
			cout << k << endl;//内部类直接访问外部类static成员
			cout << a.h << endl;
		}
	};
};

int A::k = 1;

int main()
{
	A::B b;
	b.f(A());
	cout << sizeof(A) << endl;
	//static是静态成员变量，在静态区，不计入A的实例大小
	cout << sizeof(A::B) << endl;
	//B没有成员变量，大小为1，用于通过某些方式来达到提供函数地址的目的
	//所以sizeof（外部类）= 外部类
	return 0;
}