C++类和对象：static成员和友元

static成员

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() 
    { 
      ++_scount; 
    }

    A(const A& t) 
    { 
      ++_scount;
    }

    ~A() 
    { 
      --_scount;
    }

    static int GetACount() 
    { 
      return _scount; 
    }

private:
 static int _scount;
};

int A::_scount = 0;

void TestA()
{
   cout << A::GetACount() << endl;

   A a1, a2;

   A a3(a1);

   cout << A::GetACount() << endl;
}

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

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

友元函数

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。

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;
 }
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;
}

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

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。

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;
};