【知识预告】
- 再谈构造函数
- Stack成员
- 友元
- 内部类
- 匿名函数
- 再次理解封装
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**。
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{}
private:
int _a;
};
class Date
{
public:
// 初始化列表是每个成员定义的地方
// 不管写不写，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)
, _x(1) // const成员变量只能在初始化列表里面初始化
, _refi(i) // 这里定义的_refi是i的别名
, _a(1)
{
// 这里是赋值
_day = day; // 也可以混着用
//_x = 1; // 报错
}
void func()
{
// 这里的_refi也是n的别名
++_refi;
++_refi;
}
private:
int _year;
int _month = 1; // 初始化列表里面_month被赋值了，就不会用1
int _day = 1;
// C++11支持给缺省值，缺省值是给初始化列表的
// 如果初始值没有显示给值，就用这缺省值
// 如果显示给值，就不用这个缺省值
// 上面初始化列表里面_day没有给值
// 那么初始化就是使用默认的1，去初始化_day
// 必须在定义的时候初始化
const int _x;
int& _refi;
A _a;
};
int main()
{
int n = 0;
Date d1(2023, 7, 28, n);
d1.func();
cout << n << endl; // 2
return 0;
}
【注意】
- 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)
- 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) - 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。
- 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。
来个例题：
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();
}
A. 输出1 1
B.程序崩溃
C.编译不通过
D.输出1 随机值
再来个面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。
// 累积创建了多少个对象
int n = 0;
// 正在使用的还有多少个对象
int m = 0;
class A
{
public:
A()
{
++n;
++m;
}
A(const A& t)
{
++n;
++m;
}
~A()
{
--m;
}
private:
};
A Func(A aa)
{
return aa;
}
int main()
{
A aa1;
A aa2;
cout << n << " " << m << endl; // 2 2
A();
cout << n << " " << m << endl; // 3 2
Func(aa1); // 传值过去时拷贝构造一次，传值回来时又会拷贝构造一次
cout << n << " " << m << endl; // 5 2
return 0;
}
上述写法有一个缺点，就是全局变量可能被外面随意修改。
2 Stack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。
重新实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。（上面的代码优化一下）
class A
{
public:
A()
{
++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 void Print()
{
cout << m << " " << n << endl;
}
private:
// 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;
};
// 这里是定义（声明和定义分离）
int A::n = 0;
int A::m = 0;
A Func(A aa)
{
return aa;
}
int main()
{
A();
A();
// 类域可以直接调用了
A::Print(); // 0 2
// 正在使用0个对象，累积创建两个对象
A aa1;
Func(aa1);
aa1.Print(); // 1 5
return 0;
}
2.2 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
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
class Date
{
// 友元声明可以定义在类里面的任意位置
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& out, Date& d);
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
// 内置类型
int _year;
int _month;
int _day;
};
// cout << d1;
// 想访问类里面的私有成员
// 就必须加友元声明
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
// 默认用换行和空格分割
in >> d._year >> d._month >> d._day;
return in;
}
int main()
{
Date d1(2024, 9, 29);
Date d2(2024, 9, 30);
cout << d1 << d2;
cin >> d1;
cout << d1;
return 0;
}
3.1 友元函数
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。
注意：
- 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
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。
- 友元关系不能传递
例如：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
class Time
{
// 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类中的私有成员变量
friend class Date;
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;
};
注意：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。
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。
内部类就是外部类的友元类，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。
// 1、B类受A类域和访问限定符的限制，其实它们是两个独立的类
// 2、内部类默认就是外部类的友元类
class A
{
public:
class B
{
public:
void FuncB()
{
A aa;
aa._a = 1;
}
private:
int _b;
};
private:
int _a;
};
int main()
{
cout << sizeof(A) << endl; // 4
A aa;
A::B bb1;
return 0;
}
5 匿名对象
class A
{
public:
A(int i)
:_a(i)
{
cout << "A(int i)" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
double d = 1.1;
int i = d; // 不会报错
//int& j = d; // 报错，中间会生成一个临时变量（具有常性）
const int& j = d; // 不报错
// 有名对象 特点：生命周期在当前局部域
A aa1(6);
// 不能这么定义对象，因为编译器无法识别下面是一个函数声明，还是对象声明
// A aa1();
// 匿名对象 特点：生命周期只在这一行
A(7);
return 0;
}
6 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：
- 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。
- 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。
- 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，此时计算机才能明本洗衣机是什么东西。
- 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，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，采用该自定义类型就可以实例化具体的对象。
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