【C++】类和对象（下）

最新推荐文章于 2024-12-03 11:12:18 发布

原创最新推荐文章于 2024-12-03 11:12:18 发布 · 929 阅读

47 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#c++

C++初阶专栏收录该内容

21 篇文章

订阅专栏

类和对象是面向对象的语言的一个重要内容，可以帮助我们更好地理解抽象和具体的关系。我们这节类和对象（下）就带大家一起了解以下面向对象更深层次的几个内容。

在这里插入图片描述 _____________________________ 不努力的话，听到的总是别人的好消息！ __________________________

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、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。

比如说如下日期类的构造函数的初始化：

class Date
{
public:
	//函数体类初始化
	Date(int year = 1, int month = 1 , int day= 1)//全缺省的默认构造
	{
		_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，但是不能将其称作为类对象成员的初始化，构造
函数体中的语句只能将其称作为赋初值，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

概念：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**。

所以我们刚刚的日期类构造函数还能用初始化列表的形式初始化，如下：

	//初始化列表
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day)
	{}

写一个最简单的类A示范：

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

注意
1. 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)
2. 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（该类没有默认构造函数）
3. 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。
4. 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。

第四点我们举一个例子：

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();
}

分析这个程序的输出情况：

A. 输出1 1 B.程序崩溃 C.编译不通过 D.输出1 随机值

分析：初始化的顺序是声明的顺序，不是初始化列表中出现的顺序。
而private里是类成员变量的声明，可以看到是_a2先声明，所以在初始化列表里，因为_a1还没被缺省值1赋值，此时_a1是随机值，_a2由_a1初始化，所以也是随机值，而后面的_a1是由1，初始化，所以_a1的值就是1，答案选D。

1.3 explicit关键词

概念：构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用。用explicit修饰构造函数，将会禁止单参构造函数的隐式转换。

啥是隐式类型转换？

Date d2 = 2022;//构造 + 拷贝构造 -》优化合二为一

举例：

class Date
{

public:
	Date(int year)//构造函数
		:_year(year)
	{
		cout << "Date(int year)" << endl;
	}

	Date(const Date& d)//拷贝构造
	{
		cout << "Date(const Date& d)" << endl;
	}
private:
	int _year;
};

int main()
{
	Date d1(2022);
	//隐式类型转换
	Date d2 = 2022;//构造 + 拷贝构造 -》 优化 合二为一
	const Date& d6 = 2022;//临时变量具有常性，要加const
	//&的不是2022， 是2022的临时变量
	return 0;
}

在这里插入图片描述
没加explicit时可以编译通过，调用了三次构造函数，发生了一次隐式类型转换。

在构造函数处加 explicit就通不过，此时构造函数不允许隐式类型转换。

二、static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。静态的成员变量一定要在类外进行初始化.

2.1 特性

1. 静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例
2. 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字
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. 静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private3种访问级别，也可以具有返回值.

举例：统计A类型对象创建了多少个

class A
{
public:
	A()
	{
		++_count1;   
	}
	A(const A& aa)
	{
		++_count2;
	}
	//成员函数也可以是静态的，static成员函数没有this指针
	static int GetCount1()
	{
//		_a = 0;//不能访问非静态的成员
		//因为没有this指针
		A aa;//这边有this指针，通过对象去访问私有
		aa._a = 0;
		return _count1;
	}
	static int GetCount2()
	{
		return _count2;
	}
private:
	//静态成员变量属于整个类，所以类的所有对象，放在静态区
	static int _count1;//静态的成员变量
	static int _count2;

	int _a;//假设存在一个非静态的成员变量
};
//类外面初始化
A Func(A a)
{
	A copy(a);
	return copy;
}
int A::_count1 = 0;
int A::_count2 = 0;
int main()
{
	cout << a1.GetCount1() << endl;//使用对象也可以调用
	//这时候不是为了传递this指针，而是为了突破类域
	cout << a1.GetCount2() << endl;

	cout << A::GetCount1() << endl;
	cout << A::GetCount2() << endl;
	return 0;
}

总结：

1、静态的成员或者函数不能在初始化列表初始化。
2、static 成员变量的内存既不是在声明类时分配，也不是在创建对象时分配，而是在（类外）初始化时分配。反过来说，没有在类外初始化的 static 成员变量不能使用。
3、static成员函数不被对象所独有，所有对象都能调用static函数。

虚函数是不能使用static关键字
分析：

1、主要原因是，虚函数调用需要this指针，而static函数不需要。
2、从编译的角度来看，static成员函数是在编译时，静态绑定了的，而虚函数是在运行时，动态绑定。

三、C++11成员初始化的新玩法

3.1 概念

C++11支持非静态成员变量在声明时进行初始化赋值，但是要注意这里不是初始化，这里是给声明的成员变量缺省值。

用A类来举例：

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a = 10;
};

四、友元

4.1 友元的一个概念

友元分为：友元函数和友元类。
友元的作用：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。
在软件模块设计中，我们遵循：高内聚，低耦合的一种设计思维。

4.2 友元函数

概念：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和原理相同。

class Date; // 前置声明
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
       friend void Func(const Date& d, const Time& t);
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
{
       friend void Func(const Date& d, const Time& t);
public:
       
private:
       int _year;
       int _month;
       int _day;
       Time _t;
};
void Func(const Date& d, const Time& t)
{
       cout << d._year << endl;
       cout << t._hour << endl;
}
int main()
{
       Date d;
       Time t;
       Func(d, t);
       return 0;
}

代码里的Date添加前置声明的作用和声明Date是Time类型的友元作用是一样的。

4.3 友元类
概念：

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。

特性：

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。
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。

五、内部类

5.1 内部类的概念

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。注意此时这个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调用内部类。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。

注意：

内部类就是外部类的友元类。注意友元类的定义，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。

特性：

1. 内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
2. 注意内部类可以直接访问外部类中的static、枚举成员，不需要外部类的对象/类名。
3. sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。

举例：

class A
{
private:
       static int k;//是属于整个类的
       int h;
public:
       //内部类
       class B //B天生就是A的友元
       {
       public:
              void foo(const A& a)
              {
                      cout << k << endl;
                      cout << a.h << endl;
              }
       private:
              int _b;
       };
       //A不是B的友元
       //void Print(const B& b)
       //{
       //     b._b = 0;
       //}
};
int main()
{
       A aa;
        
       cout << sizeof(A) << endl;//算这个类型其实是算这个类型定义对象的大小
       A::B bb;
       return 0;
}

在这里插入图片描述
内部类应用比较少，了解就行了。

六、练习题和总结

6.1 本节思维导图
在这里插入图片描述
6.2 本节相关练习题
第一题：: 求1+2+3+…+n，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字及条件判断语句

解题思路：利用static函数来解决

class Sum
{
public:
    Sum()
    {
        _ret += _i;
        _i++;
    }
    static int GetRet()
    {
        return _ret;
    }
private:
    static int _i;
    static int _ret;
};
int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;
class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        Sum a[n];//通过对象去调用
        //也可以指定类域去调用
        return Sum::GetRet();
    }
};

第二题从 :计算日期到天数的转换
在这里插入图片描述

思路：最简单的就是用一个数组存储从第一个月到12个月每个月累加起来的天数，就是比较麻烦些。
也要判断当年是不是闰年，如果是闰年，则如果日期超过2月就要在总天数上+1。

#include <iostream>
using namespace std;
int an[13] = {0, 31, 59,90,120, 151, 181, 212, 243, 273,304,334,365};
int main()
{
    int year,month, day;
    cin >> year >> month >> day;
    int n = an[month - 1] + day;
     
    if(month > 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0
                    || year % 400 == 0))
    {
        n += 1;
    }
    cout << n << endl;
    return 0;
}

第三题 :日期差值
在这里插入图片描述
思路：复用第二题的代码，计算出两个日期的天数，再求一下两个日期的差值就可以了。
代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
int an[13] = {0, 31, 59,90,120, 151, 181, 212, 243, 273,304,334,365};
//用数组an来存每个月累加起来的天数
int f(int y, int m, int d)
{
    int n = 0;
    n += y * 365 + an[m - 1] + d;
    if(m > 2 && (y % 4 == 0 && y % 100 != 0
                    || y % 400 == 0))
    {
        n += 1;
    }
    return n;
}
int main ()
{
    int year, month, day, x[2];
    for(int k = 0; k < 2; k++)
    {
        scanf("%4d%2d%2d", &year, &month, &day);
        x[k] = f(year, month, day);
    }
    cout << abs(x[1] - x[0]+1) << endl;
    return 0;
}

总结
在这里插入图片描述