c++基础梳理 2019.1.14（静态成员变量，静态成员函数，单例模式，空类的sizeof结果，this指针，友元函数，友元类，成员函数作为友元函数，常函数，常对象）

最新推荐文章于 2025-01-09 00:55:49 发布

王小闹儿

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本文深入探讨C++中的静态成员变量和函数特性，解析其与对象的关系及this指针的作用。同时，详细讲解单例模式的实现方法，包括如何确保类的唯一实例并防止对象的非法销毁，以及如何正确处理拷贝构造函数。

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静态成员变量

类中，若将一个成员变量声明为static，这种成员称为静态成员变量。无论建立多少对象，都只有一个静态数据的拷贝。静态成员变量属于某个类，所有对象共享。

静态变量，是在编译阶段就分配空间，对象还没有创建时，就已经分配空间。
静态成员变量必须在类中声明，在类外定义。
静态数据成员不属于某个对象，在为对象分配空间中不包括静态成员所占空间。
静态数据成员可以通过类名或者对象名来引用。

#include <iostream>
using namespace std;

class Test {
public:
	static int p;
};
int Test::p = 10;//初始化静态变量

int main() {
	cout << Test::p << endl;
	Test t1;
	t1.p = 20;
	cout << t1.p << endl;
	Test t2;
	t1.p = 30;
	cout << t2.p << endl;
	return 0;
}

类的所有对象共享，因此谁都可以改。

静态成员函数——对象共享

静态成员函数不可以访问普通的成员变量，可以访问静态成员变量。

普通成员函数可以访问普通成员变量，也可以访问静态成员变量。

静态成员函数里面没有this指针，非静态成员函数里面才有this指针。

单例模式

单例模式例子

将构造函数设置成private之后，声明一个静态成员变量指针，外界可以通过指针来获取我们的对象。

但是外界也可以通过指针把我们的对象给销毁，如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Test {
public:
	static Test *tt;
private:
	Test() {}
};
//创建对象
Test * Test::tt=new Test;

void test() {
	/*Test t1;
	Test *t2 = new Test;*/
	//获取指向Test类对象的指针
	//构造函数生命为private之后，上面的两种方法便不能再创建对象了，
	//因为构造函数无法访问了
	Test* user1=Test::tt;
	Test* user2 = Test::tt;
	//我们创建的对象被清空了
	Test::tt = NULL;
}

因此需要把静态成员变量指针也设置为空。如果这样，那么我们该如何访问这个指针呢？此时我们需要写一个静态成员函数作为接口，使得外界可以获取我们的对象。但是，外界可以通过拷贝构造函数来创建对象。

#include <iostream>
using namespace std;

class Test {
public:
	static Test*getInstance() {
		return tt;
	}
private:
	static Test *tt;
	Test() {}
};
//创建对象
Test * Test::tt=new Test;

void test() {
	Test *user1 = Test::getInstance();
	Test *user2 = Test::getInstance();
	if (user1 == user2) {
		cout << "相同" << endl;
	}
	//通过拷贝构造函数，依然可以创建对象
	Test* user3 = new Test(*user2);
	if (user3 != user2) {
		cout << "user2和user3不相同" << endl;
	}
}
int main() {
	test();
	return 0;
}

因此，拷贝构造也要放在private里面。

#include <iostream>
using namespace std;

class Test {
public:
	static Test*getInstance() {
		return tt;
	}
private:
	static Test *tt;
	Test() {}
	Test(const Test&test){}
};
//创建对象
Test * Test::tt=new Test;

void test() {
	Test *user1 = Test::getInstance();
	Test *user2 = Test::getInstance();
	if (user1 == user2) {
		cout << "相同" << endl;
	}
}
int main() {
	test();
	return 0;
}

总结：

目的——是我们的类只有一个实例，实例不需要自己释放。

要把构造函数，拷贝构造函数和指向对象的静态指针都设置成private，对外只提供一个结构来获取变量。

空类的sizeof结果

空类的sizeof结果是1，因为每个实例对象，都有独一无二的地址，char维护这个地址。

类中什么属于对象？

非静态成员变量，属于对象
非静态成员函数，不属于对象
静态成员变量，不属于对象
静态成员函数，不属于对象

this指针

静态成员函数里面没有this指针，非静态成员函数里面才有this指针。

下面代码中，可以通过一个类类型的空指针来调用类的成员函数吗？

#include <iostream>
using namespace std;

class Test {
public:
	void test1() {
		cout << "test1" << endl;
	}
	void test2() {
		cout << age << endl;
	}
private:
	int age;
};


int main() {
	Test *t = NULL;
	//可以调用
	t->test1();
	//不可以
	t->test2();
	return 0;
}

因为成员函数有this指针，因此上面的代码执行时期其实是这样的：

class Test {
public:
	void test1(Test *const this) {
		cout << "test1" << endl;
	}
	void test2(Test *const this) {
		cout << this->age << endl;
	}
private:
	int age;
};

因此test2是通过一个指向NULL的this指针来获取age，因此会崩溃。

成员函数可以通过添加对this指针的判空来提高程序的安全性

void test2() {
    if (this == NULL) {
        return;
    }
    cout << this->age << endl;
}

友元相关

友元函数

可以访问类内的私有属性

例子

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

class Test {
public:
	Test(int a = 10) :age(a) {}
	string name;
private:
	friend void goodGay(Test &t);
	int age;
};

void goodGay(Test &t) {
	cout << t.name << endl;
	cout << t.age << endl;
}

int main() {
	Test t;
	t.name = "老王";	
	goodGay(t);
	return 0;
}