第32节 静态成员和友元
1、静态成员
1、静态数据成员
►可以定义类的静态成员,能够实现同类的多个对象之间数据共享。使用类的静态成员的优点是:
►①静态成员的名字是在类的作用域中,因此可以避免与其他类的成员或全局对象名字冲突;
►②静态成员可以实施封装,可以是私有成员,而全局对象不可以。
►③静态成员是与特定类关联的,结构清晰。
►1. 静态数据成员 ►例:
class employee {
private:
int empNo;
int id;
char *name;
static int count;
……
};
►静态数据成员是类的一种特殊数据成员,它以关键字static开始,声明形式为:
class 类名 {
…
static 数据成员类型 数据成员名列表;
…
};
►例如:
class Data {
public:
static int count;
int maxlevel;
Data(int i=0){ …… , count++; }
private:
int level;
};
int Data::count=0;
►count设计的目的是计数Data类总共有多少个实例化对象。

►关于静态数据成员的说明:
►(1)通常,非静态数据成员存在于类类型的每个对象中,静态数据成员则独立于该类的任何对
象,在所有对象之外单独开辟空间存储。在为对象所分配的空间中不包括静态数据成员所占的空间。
►(2)如果只声明了类而未定义对象,则类的非静态数据成员是不占存储空间的,只有在定义对
象时,才为对象的数据成员分配空间。但是只要在类中定义了静态数据成员,即使不定义任何对象,
也为静态数据成员分配空间,它可以在尚未建立对象时就被引用。
►(3)访问静态成员时同样需要遵守公有及私有访问规则。
►(4)静态数据成员必须在类外部定义一次(仅有一次),静态成员不能通过类构造函数进行初
始化,而是在类外定义时进行初始化。定义静态数据成员的方式为:
数据成员类型 类名::静态数据成员名=初始化式;
►(5)静态数据成员可用作默认实参,非静态数据成员不能用作默认实参,因为它的值不能独立
于所属的对象而使用。例如:
class Data {
…
Data& setbkcolor(int=bkcolor);
static const int bkcolor = 5;
};
►(6)有了静态数据成员,各对象之间实现了数据共享,因此可以不使用全局变量。
class test
{ private:
int x;
int y;
public:
static int num;
static int Getnum()
{ x+=5;
num+=15;
return num;
}
};
int test::num = 10;
int main(void)
{
test a;
cout<<test::num<<endl;
test::num = 20;
cout<<test::num<<endl;
cout<<test::Getnum()<<endl;
cout<<a.Getnum()<<endl;
return 0;
}
2、静态成员函数
►成员函数也可以定义为静态的,在类中声明函数的前面加static就成了静态成员函数,声明的一般形式为:
class 类名 {
…
static 返回类型 函数名(类型1 参数名1,类型2 参数名2,…);
…
};
►例如:
static int getcount() { return count; }
►和静态数据成员一样,静态成员函数是类的一部分,而不是对象的一部分。如果要在类外调用公有的静
态成员函数,可以类作用域运算符(::)和通过对象名调用静态成员函数,例如:
cout<<Data::getcount()<<'\t'<<d.getcount();
►静态成员函数与非静态成员函数的根本区别是:非静态成员函数有 this指针,而静态成员函数没有
this指针。因此,静态成员函数不能访问本类中的非静态成员。静态成员函数就是专门为了访问静态
数据成员的。
►静态成员函数不能被声明为const。
【例32.1】静态成员举例
1 #include <iostream>
2 using namespace std;
3 class CTest {
4 public:
5 CTest() { s_total++; id=s_total; cout<<"构造"<<id<<" ";}
6 ~CTest() { s_total--; cout<<"析构"<<id<<" "; }
7 static int gettotal() { return s_total; }
8 private:
9 static int s_total;
10 int id;
11 };
12 int CTest::s_total=0;
13 int main()
14 {
15 CTest a,b,c;
16 CTest *p=new CTest;
17 cout<<"合计="<<CTest::gettotal()<<" ";
18 delete p;
19 cout<<"合计="<<CTest::gettotal()<<" ";
20 return 0;
21 }
【例32.2】静态成员举例
class Test
{
public:
void init() { }
static void output() { }
};
int main()
{
Test::init(); Test::output();
return 0;
}
► 编译出错,因为不能通过类名来调用类的非静态成员函数init。
【例32.3】静态成员举例
class Test
{
public:
void init() { }
static void output() { }
};
int main()
{
Test t; t.init(); t.output();
return 0;
}
► 编译通过,类的对象可以使用静态成员函数和非静态成员函数。
【例32.4】静态成员举例
class Test
{
public:
void init() { }
static void output() { cout<<x<<endl;}
private:
int x;
};
int main()
{
Test t; t.output();
return 0;
}
► 编译出错,因为静态成员函数中不能引用非静态成员。
► 静态成员函数属于整个类,在类实例化对象之前就已经分配空间了,而类的非静态成员必须在类实
例化对象后才有内存空间
【例32.5】静态成员举例
class Test
{
public:
void init() { output();}
static void output() { }
};
int main()
{
Test t; t.output();
return 0;
}
► 编译通过,因为类的非静态成员函数可以调用用静态成员函数,但反之不能。
【例32.6】静态成员举例
class Test
{
public:
Test() { m++;}
~Test() { m--;}
static void output(){cout<<m<<endl; }
private:
static int m;
};
int main()
{
Test t; t.output();
return 0;
}
► 链接错误,因为类的静态数据成员在使用前必须先初始化。
► 如果在main函数前加上int Point :: m = 0;
► 再编译链接无错误,运行程序将输出1。
2、友元函数和友元类
3、友元函数
►C++提供友元(friend)机制,允许一个类将其非公有成员的访问权授予指定的函数或类。友元的声明
只能出现在类定义的内部的任何地方,由于友元不是授予友元关系(friendship)的那个类的成员,所
以它们不受访问控制的影响。通常,将友元声明放在类定义的开始或结尾。
►友元可以是普通的函数,或已定义的其他类的成员函数,或整个类。将一个函数设为友元,称为友元函
数(friend function),将一个类设为友元,称为友元类(friend class)。友元类的所有成员函
数都可以访问授予友元关系的那个类的非公有成员。
►因此,访问类非公有成员可以有两个用户:类成员和友元。
►如果在一个类以外的某个地方定义了一个函数,在类定义中用friend对其进行声明,此函数就称为这
个类的友元函数。友元函数可以访问这个类中的私有成员。
【例32.7】友元函数举例
1 #include <iostream>
2 #include <cmath>
3 using namespace std;
4 class Point {
5 public:
6 Point(int _x=0,int _y=0) : x(_x), y(_y) { }
7 private:
8 int x, y;
9 friend double distance(Point& r1, Point& r2);
10 };
11 double distance(Point& r1, Point& r2)
12 {
13 double x = r2.x>r1.x ? r2.x-r1.x : r1.x-r2.x;
14 double y = r2.y>r1.y ? r2.y-r1.y : r1.y-r2.y;
15 return sqrt(x*x+y*y);
16 }
17 int main()
18 {
19 Point a(1,1),b(5,5);
20 cout<<distance(a, b);
21 return 0;
22 }
►友元函数可以是另一个类的成员函数,称为友元成员函数。
【例32.7】友元成员函数举例
1 class B;
2 class A {
3 public:
4 A(int _a=0) : a(_a) { }
5 void setb(B& r);
6 private:
7 int a;
8 };
9 class B {
10 public:
11 B(int _b=0) : b(_b) { }
12 private:
13 int b;
14 friend void A::setb(B& r);
15 };
16 void A::setb(B& r)
17 {
18 r.b=a;
19 }
20 int main()
21 {
22 return 0;
23 }
4、友元类
►不仅可以将一个函数声明为友元,还可以将一个类(如B)声明为 另一个类(如A)的友元,这时类B就
是类A的友元类。友元类B中 的所有成员函数都是A类的友元函数,可以访问A类中的所有成员。
class 类名 {
…
friend 友类名;
};
class 友类名 {
…
};
►关于友元类的说明:
►(1)友元的关系是单向的而不是双向的。如果声明了类B是类A的友元类,不等于类A是类B的友元
类,类A中的成员函数不能访问类B中的私有数据。
►(2)友元的关系不能传递或继承,如果类B是类A的友元类,类C是类B的友元类,不等于类C是类A
的友元类。如果想让类C是类A的友元类,必须显式地在类A中另外声明。
►面向对象程序设计的一个基本原则是封装性和信息隐蔽,而友元却可以访问其他类中的私有成员,突破
了封装原则。友元的使用有助于数据共享,能提高程序的效率,但也不要滥用,要在数据共享与信息隐
蔽之间选择一个恰当的平衡点。