类与对象③

本文详细探讨了C++中的构造函数,包括构造函数体赋值和初始化列表的使用,强调了初始化列表的重要性。同时介绍了C++11的新特性,允许在成员声明时给出默认值。此外,讲解了`explicit`关键字防止隐式类型转换,以及`static`成员的特性和用法。还讨论了友元的概念,包括友元函数和友元类,以及内部类的特性,强调了内部类对外部类的特殊访问权限。

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目录

再谈构造函数

构造函数体赋值

 初始化列表

c++11的成员初始化新玩法

explicit关键字 

static成员

友元

友元函数 

 友元类

内部类

再谈构造函数

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。
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

 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
{
	int m_year;
	int m_month;
	int m_day;
public:
	Date(int y, int m, int d) :
		m_year(y),
		m_month(m),
		m_day(d)
	{
 
	}
};

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:(除了以下变量,其他变量既可以在初始化列表初始化也可以在函数体内初始化)

  • 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
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();
}

如上图代码结果,我们可以清楚看到,成员变量的值是按声明顺序初始化的。

c++11的成员初始化新玩法

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
class B {
public:
	B(int b = 0)
		:_b(b)
	{}
	int _b;
};
class A {
public:
	void Print()
	{
		cout << a << endl;
		cout << b._b << endl;
		cout << p << endl;
	}
private:
	// 非静态成员变量,可以在成员声明时给缺省值。
	int a = 10;
	B b = 20;
	int* p = (int*)malloc(4);
	static int n;
};
int A::n = 10;
int main()
{
	A a;
	a.Print();
	system("pause");
	return 0;
}

 

我们可以看到非静态成员变量,可以在成员声明时进行初始化。但是在这里,我们要注意一点在一个类A中有一个语句是:B b = 20;一个B类型的成员,真的可以这样操作吗????这是因为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。在这里我们就需要引入一个关键字explicit。

explicit关键字 

先看一段代码:

class Date
{
public:
	Date(int year)
		:_year(year)
	{
		cout << "调用构造函数Date():";
		cout << "形参year的值:" << year << endl;
	}

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

int main()
{
	Date d1(2018);
	d1 = 2019;
	system("pause");
	return 0;
}

从结果中可以看到,虽然我们在主函数中只定义了一个类的对象,但是结果却调用了两次构造函数,第一次调用构造函数时形参year为2018,可以看出是定义对象d1时所调用,第二次调用构造函数时参数year为2019,是谁调用的呢?其实在前边我们提到过是因为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。在d1=2019;这个语句运行时,编译器将int型的2019隐式转换成了自定义类型Date,强转时调用了构造函数。

但是直接用等号给对象赋值会让人很别扭,且可读性不高,所以引入了explicit修饰构造函数,将会禁止单参构造函数的隐式转换

class Date
{
public:
	explicit Date(int year)
		:_year(year)
	{}

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

int main()
{
	Date d1(2018);
	d1 = 2019;
	system("pause");
	return 0;
}

我们从结果就可以看到,在使用了explicit关键字后,代码编译时就会发生错误。

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 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

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

问题:

1、静态成员函数可以调用非静态成员函数吗?

不可以。静态成员属于类而不是属于类对象,因此静态成员没有this指针;而非静态成员属于对象,因此非静态成员拥有this指针,指向所属对象。在调用静态成员函数时,并不知道其中的成员函数从哪来,属于哪个对象,甚至可能都不存在。因此静态成员函数无法访问自己类的非静态成员。

2、非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗?

可以。静态成员属于类而不是属于类对象,静态成员在类内部相当于一个局部的全局变量。 

友元

友元分为: 友元函数 友元类 不管是友元函数还是友元类,在声明时前边加friend来修饰。
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。

友元函数 

友元函数 可以 直接访问 类的 私有 成员,它是 定义在类外部 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。

现在我们尝试去重载operator<<

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

	ostream& operator<<(ostream& _cout)
	{
		_cout << _year << "-" << _month << "-" <<_day <<endl;
		return _cout;
	}

	因为成员函数第一个形参是隐藏的this指针,所以参数只能是一个
	//ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d) 
	//{
	//	_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;

	//	return _cout;
	//}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d(2017, 12, 24);
	d << cout;
	d.operator<<(cout);
	system("pause");
	return 0;
}

 

 

 我们可以看到这样重载也是可以达到效果的,但是d <<cout;这样写也太难受了,和我们通常的书写完全相反。这是因为cout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。所以我们要将operator<<重载成全局函数。但是这 样的话,又会导致类外没办法访问成员,那么这里就需要友元来解决。

class Date
{
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
public:
	Date(int year, int month, int day)
		: _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 <<endl;

	return _cout;
}

int main()
{
	Date d(2017, 12, 24);
	cout << d;
	system("pause");
	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和原理相同

 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。
  • 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BA的友元,CB的友元,则不能说明CA的友元。
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
public:
	Time(int hour, int minute, int second)
		: _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;
};

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。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publicprotectedprivate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

注意:内部类虽然是外部类的友元类,但并不能像普通的友元类一样,在友元类中创建另一个对象,也就是说,不能在内部类中定义外部类的对象,所以内部类访问外部类必须要以函数传外部类引用的方式进行。

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