C++初阶(五) 类和对象(下)

于 2023-11-10 00:10:12 发布
阅读量74 收藏
点赞数
文章标签： c++ 开发语言
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_62800805/article/details/134221004
版权

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。

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 Date {
  public:
    Date(int year, int month, int day)
        : _year(year)
        , _month(month)
        , _day(day)
    {}
  private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

 【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(且该类没有默认构造函数时)
class A {
  public:
    A(int a)
        : _a(a)
    {}
  private:
    int _a;
};
class B {
  public:
    B(int a, int ref)
        : _aobj(a)
        , _ref(ref)
        , _n(10)
    {}
  private:
    A _aobj;  // 没有默认构造函数
    int& _ref;  // 引用
    const int _n; // const
};

 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。

class Time {
  public:
    Time(int hour = 0)
        : _hour(hour) {
        cout << "Time()" << endl;
    }
  private:
    int _hour;
};
class Date {
  public:
    Date(int day)
    {}
  private:
    int _day;
    Time _t;
};
int main() {
    Date d(1);
}

 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

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

 

 1.3 explicit关键字

 构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数或者除第一个参数无默认值其余均有默认值 的构造函数，还具有类型转换的作用。

class Date {
  public:
    // 1. 单参构造函数，没有使用explicit修饰，具有类型转换作用
    // explicit修饰构造函数，禁止类型转换
    explicit Date(int year)
        : _year(year), _month(1), _day(1)
    {}

    // 2. 多参构造函数，可以选择性传递参数，没有使用explicit修饰，具有类型转换作用
    // explicit修饰构造函数，禁止类型转换
    Date(int year, int month, int day)
        : _year(year), _month(month), _day(day)
    {}

    Date& operator=(const Date& d) {
        if (this != &d) {
            _year = d._year;
            _month = d._month;
            _day = d._day;
        }
        return *this;
    }

  private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

void Test() {
    // 使用单参构造函数创建对象
    Date d1(2022);
    // 使用多参构造函数创建对象
    Date d2(2023, 1, 1);

    // 使用赋值操作符将一个整型变量赋值给日期类型对象
    // 实际编译器背后会用2023构造一个临时对象，最后用临时对象给d1对象进行赋值
    d1 = 2023;

    // 将单参构造函数使用explicit修饰，则无法使用整型变量赋值给日期类型对象
    // 如果使用多参构造函数则不受影响，可以继续使用整型变量赋值给日期类型对象
}

 

用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

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。静态成员变量一定要在类外进行初始化

面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。

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;
}

在上述代码中，创建了3个类对象。

首先，在调用 `TestA()` 函数时，会调用 `A::GetACount()` 输出初始的对象计数，此时 `_scount` 的值为0。

然后，在函数内部创建了3个类对象：
1. 创建了 `a1` 对象，构造函数 `A()` 被调用，同时 `_scount` 自增1。
2. 创建了 `a2` 对象，构造函数 `A()` 被调用，同时 `_scount` 自增1。
3. 创建了 `a3` 对象，使用了拷贝构造函数 `A(const A& t)`，同时 `_scount` 自增1。

因此，在调用 `A::GetACount()` 输出对象计数时，结果为3，表示一共创建了3个类对象。

最后，当离开 `TestA()` 函数作用域时，对象 `a3`、`a2`、`a1` 的析构函数被调用，分别将 `_scount` 自减1。

请注意，这里的对象计数是通过类的静态成员变量 `_scount` 统计的，它记录了创建的 `A` 类对象的个数。

2.2 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

【问题】

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？ 2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数。静态成员函数在没有隐式的 this 指针，因此无法直接访问非静态成员变量和非静态成员函数。但是，可以通过对象的实例来调用非静态成员函数，或者通过函数参数传递对象的引用或指针来调用非静态成员函数。

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数。非静态成员函数可以直接访问和调用类的静态成员变量和静态成员函数，因为静态成员在类的所有对象之间是共享的。可以使用类名或对象的实例来调用静态成员函数。

三、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

3.1 友元函数

问题：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(非成员函数形式的全局函数重载 operator<<可以用于实现类外的输出操作，但它无法直接访问类的私有成员。这是因为全局函数没有隐式的 this 指针，无法直接访问类的非静态成员变量和非静态成员函数。)，此时就需要友元来解决。operator>>同理。

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

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。 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，在继承位置再给大家详细介绍。
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;
};

 

四、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。

注意：内部类就是外部类的友元类，参见友元类的定义，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。

class A {
  private:
    static int k;
    int h;
  public:
    class B { // B天生就是A的友元
      public:
        void foo(const A& a) {
            cout << k << endl;//OK
            cout << a.h << endl;//OK
        }
    };
};
int A::k = 1;
int main() {
    A::B b;
    b.foo(A());

    return 0;
}

 

双冒号 :: 是 C++ 中的作用域解析运算符（Scope Resolution Operator）。它用于访问命名空间、类、结构体、枚举、静态成员等的成员或全局符号。

以下是它的常见用法：

1.访问命名空间成员：

namespace MyNamespace {
    int myVariable;
}

int main() {
    MyNamespace::myVariable = 42;
    return 0;
}

2.访问类的静态成员： 

class MyClass {
public:
    static int myStaticVariable;
};

int MyClass::myStaticVariable = 100;

int main() {
    MyClass::myStaticVariable = 42;
    return 0;
}

3.嵌套类的访问：

class OuterClass {
public:
    class InnerClass {
    public:
        void foo() {
            cout << "Inside InnerClass" << endl;
        }
    };
};

int main() {
    OuterClass::InnerClass obj;
    obj.foo();
    return 0;
}

在上述示例中，双冒号 :: 用于指定作用域并访问相应的成员。它帮助区分具有相同名称的成员，使得编译器能够准确地解析和选择对应的成员。

 

五、匿名对象

C++中的匿名对象是指在不给对象命名的情况下创建的临时对象。匿名对象可以在需要临时对象的地方使用，而无需为其定义一个具名变量。

匿名对象的主要用途是在某个表达式中使用，例如作为函数的参数或赋值操作的右值。它可以简化代码并提高可读性。

下面是一些使用匿名对象的示例：

  1. 函数参数传递： 
    void printNumber(int num) {
    cout << "Number: " << num << endl;
}

int main() {
    printNumber(42); // 传递匿名对象作为函数参数
    return 0;
}
  2. 赋值操作： 
    int getNumber() {
    return 100;
}

int main() {
    int x = getNumber(); // 使用匿名对象接收函数的返回值
    return 0;
}
  3. 对象的成员函数调用： 
    class MyClass {
public:
    void printMessage() {
        cout << "Hello, World!" << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass().printMessage(); // 调用匿名对象的成员函数
    return 0;
}

在这些示例中，匿名对象被创建并直接在需要的地方使用，而无需为其定义具名变量。它们在使用完毕后会被销毁，因此只存在于特定的表达式中。需要注意的是，匿名对象的生命周期是临时的，不能在其他地方继续使用。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:
    A(int a = 0)
        : _a(a) {
        cout << "A(int a)" << endl;
    }
    ~A() {
        cout << "~A()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};
class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        //...
        return n;
    }
};
int main() {
    A aa1;  //A(int a)
    // 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，还是对象定义
    //A aa1();
    // 但是我们可以这么定义匿名对象，匿名对象的特点不用取名字，
    // 但是他的生命周期只有这一行，我们可以看到下一行他就会自动调用析构函数
    A();    //A(int a) ~A()
    A aa2(2);   //A(int a)
    // 匿名对象在这样场景下就很好用，当然还有一些其他使用场景，这个我们以后遇到了再说
    Solution().Sum_Solution(10);    //A(int a) ~A()
    //~A()
    return 0;
}

A();
Solution().Sum_Solution(10);

这两行代码创建了匿名对象，但是由于没有将匿名对象赋值给任何变量，所以这些匿名对象在创建后就立即销毁了。

 

六、拷贝对象时的一些编译器优化

在传参和传返回值的过程中，一般编译器会做一些优化，减少对象的拷贝，这个在一些场景下还 是非常有用的。

class A {
  public:
    A(int a = 0)
        : _a(a) {
        cout << "A(int a)" << endl;
    }
    A(const A& aa)
        : _a(aa._a) {
        cout << "A(const A& aa)" << endl;
    }
    A& operator=(const A& aa) {
        cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
        if (this != &aa) {
            _a = aa._a;
        }
        return *this;
    }
    ~A() {
        cout << "~A()" << endl;
    }
  private:
    int _a;
};
void f1(A aa)
{}
A f2() {
    A aa;
    return aa;
}
int main() {
// 传值传参
    A aa1;
    f1(aa1);
    cout << endl;
// 传值返回
    f2();
    cout << endl;
// 隐式类型，连续构造+拷贝构造->优化为直接构造
    f1(1);
// 一个表达式中，连续构造+拷贝构造->优化为一个构造
    f1(A(2));
    cout << endl;
// 一个表达式中，连续拷贝构造+拷贝构造->优化一个拷贝构造
    A aa2 = f2();
    cout << endl;
// 一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化
    aa1 = f2();
    cout << endl;
    return 0;
}

七、再次理解类和对象

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，才用该自定义类型就可以实例化 具体的对象。

质点994
关注
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值