【C++】---类与对象（下）

再次理解构造函数

在《类与对象–中》这篇里，我们谈到了构造函数的一些基础特性。通俗说构造函数就是用来自动的给对象赋初始值。这次我们再来了解一下构造函数的其他特性

特性

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。但是这里要注意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

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;
};

int main()
{
	Date A(2022, 10, 13);
	return 0;
}

可以看到对象很好地被赋予了初始值。那么我们为什么要使用初始化列呢，之前学的那种构造函数也可以给对象赋值

因为在类中有个别的成员必须要在初始化列表位置进行初始化

1. const成员变量
2. 自定义类型成员（且该类没有默认构造函数）
3. 引用成员变量

像这种情况可以看到，const修饰的变量_a并不能被赋初值，但是如果我是用初始化列表呢

此时_a变量就可以被赋初值了。

在之后的学习中，我们要尽量使用初始化列表进行初始化因为不管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

成员变量在类中的声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，和在初始化列表中的先后次序无关，看下面代码会导致什么样的结果

class Date
{
public:
	Date(int year)
		:_month(year)
		,_year(_month)
		
	{}
	void print()
	{
		cout << _year << " " << _month << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	
};

int main()
{
	Date A(2022);
	A.print();
	return 0;
}

可以看到代码执行完后输出了一个随机值和2022，在上面代码我们的变量声明中，是先声明了_year变量，所以再初始化列表中也是对应的先对其进行初始化

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

什么意思呢，来看下面代码

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

int main() {
	Date d1(2022);
	Date d2 = 2023;
	return 0;
}

平常我们的使用习惯都是根据d1的创建方法来的，但是下面的d2还可以被创建出来吗

可以看到d2也可以被创建出来，这是因为编译器会用2023这个整形变量构造一个无名的对象，最后再用无名对象给d1对象进行了赋值，因为单参数的构造函数具有类型转换的作用

但是如果我们在构造函数的前面加上explicit关键字，也就意味着禁止类型转换

此时就会出现报错。

那么在不加explicit关键字下，单参数构造函数支持类型转换，那多参数的呢？

可以看到，这种写法是不正确的，无法进行类型转换，但换一种写法试试后会怎么样呢

可以看到，此时不仅没有报错还可以很好的创建出来d2，事实上在C++11后就开始支持这种多参数的转换了。

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

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

6. 静态成员函数要配合着静态成员变量使用

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day)
	{}
	
	//由于该类中静态成员变量为私有
	//则需要一个函数获取其值
	//但是需要注意静态成员函数不能读取非静态成员变量
	static int GetN() {
		return _N;
	}

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

//静态成员变量需要在类外面定义
int Date::_N = 10;

int main() {
	Date d1(2022, 10, 13);
	cout << d1.GetN() << endl;
	return 0;
}

友元

友元函数

当我们尝试去重载operator<<时，会发现一个问题就是和我们平常使用流输出的习惯并不一致

可以看到当写完重载函数后，如果根据我们的使用习惯去调用的话会发现编译不了，但是如果我们改一下位置后会发现编译就能通过了

为什么会出现这种情况呢，是因为我们如果在类里面去定义一个成员函数时，这个函数的第一个参数一定是隐藏的this指针，所以按照这种顺序去定义好了函数后，我们流输出操作符的左边就得是我们的类对象

那么怎么才能改变呢，只能是在类外面去定义这个函数，但是有一个问题就是除了类域后由于我们的成员变量都是私有的权限就不能够访问了，所以这时就可以用到友元的概念

友元函数也就是可以直接去访问类的私有成员，这个函数是定义在类外部的普通函数，不属于任何一个类，但是必须在类的内部进行声明，声明是加上一个friend关键字即可

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day)
	{}
	
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);


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

ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d) {
	_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
	return _cout;
}

int main() {
	Date d1(2022, 10, 13);
	cout << d1;
	return 0;
}

这样我们就可以根据我们的使用习惯去定义函数了。要注意几点友元函数的特性：

1. 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
2. 友元函数不能用const修饰
3. 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
4. 一个函数可以是多个类的友元函数
5. 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。

1. 友元关系是单向的，不具有交换性。比如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。
2. 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
3. 友元关系不能继承

内部类

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

可以理解为：内部类就是外部类的友元类，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
{
public:
	//B天生就是A的友元
	class B
	{
	public:
		//传了A类型的参数后就可以访问A的任何成员
		void print(const A& A)
		{
			cout << A._a << " " << A._b << endl;
		}
	};

	A(int a,int b)
		:_a(a)
		,_b(b)
	{}

private:
	int _a;
	int _b;
};

int main() {
	A a(10, 20);
	A::B b;
	b.print(a);
	return 0;
}

拷贝对象时编译器的优化

一般来说在传参和传返回值的过程中，编译器都会做一些优化，减少对象的拷贝

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()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

这种情况传值传参就需要经过：构造–拷贝构造–析构–析构这个过程

同理单单传值返回也是会经过这四个过程

隐式类型就会有所优化了，按理来说应该先将用整形1创建出一个无名的临时变量再拷贝构造到aa。但是这里直接省略拷贝构造，而是直接构造即可

上面该类型也一样，本该先构造生成一个变量再拷贝构造，这里直接省略拷贝构造，而是直接构造即可

上面这种情况就和传参返回类似了

总结

类和对象到这里也就基础理解完成了

对于类里面的构造需要多加练习熟悉

之后的学习肯定是离不开类的，现在学好基础

为之后的学习打好铺垫，加油👍