【C++】类和对象（下）

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类和对象上
类和对象中-上篇
类和对象中-下篇

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一、构造函数再叙

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;
};

因为初始化只能初始化一次，而构造函数体内是可以多次赋值的，所以上述构造函数调用后不能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

2、初始化列表

以一个冒号开始，接着以一个逗号分隔的数据成员列表，每个成员变量后边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;
};

①初始化不影响构造函数继续赋值

②每个成员变量在初始化列表中只能出现一次

③如果类中出现：引用成员变量、const成员变量、自定义类型成员（类中没有默认构造函数） 时，必须放在初始化列表位置进行初始化

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

class B
{
public:
	B(int a, int ref)
		:_aa(a)
		, _ref(ref)
		, _n(10)
	{}
private:
	A _aa; // 没有默认构造函数
	int& _ref; // 引用
	const int _n; // const 
};

④尽量使用初始化列表进行初始化，对于自定义类型的成员变量，一定会先使用初始化列表初始化

class Time
{
public:
	Time(int hour = 1)
		:_hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};

class Date
{
public:
	Date(int day)
	{}

private:
	int _day;
	Time _t;
};

int main()
{
	Date d(10);
	return 0;
}

从上图调试的过程中我们发现，标头先进入Time后先走初始化列表再走花括号内的内容，初始化列表只走一次

⑤成员变量在类中的声明顺序就是其在初始化列表中的初始化顺序

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();
}

这里声明顺序是先_a2后_a1，然后初始化列表中先初始化_a2后初始化_a1，但由于初始化_a2时_a1还未赋值，所以_a2为随机值，_a1为a值也就是1

3、explicit关键字

构造函数不仅可以构造和初始化对象，对于接收单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用

接受单个参数的构造函数的表现：

①构造函数只有一个参数

②构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余都有

③全缺省构造函数

class Date
{
public:
	
	/*Date(int year)
		:_year(year)
	{}*/
	Date(int year, int month = 1, int day = 1)
	: _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()
{
	Date d1(2022);
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}
'
运行
运行

以上是构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余都有的情况下的类型转换，除了第一个值被赋值其他的都为缺省值

对于构造函数只有一个参数的情况根据以上很好理解，就是直接赋值

对于全缺省就是不赋值，全为缺省值

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

1、概念

声明为static的类成员称之为类的静态成员，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

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

静态成员函数不能调用非静态成员函数
非静态成员函数能调用类的静态成员函数

三、友元

友元提供了一种突破封装的方式，但它不宜多用
友元分为友元函数和友元类

1、友元函数

这里我们提供一个例子，重载<<，由于隐含的this指针永远会是最左边也就是第一个参数，而我们需要让cout输出流对象为第一个参数，这样我们就没办法实现这个程序了，如下所示

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;
	}
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，不属于类，但需要在类中声明，加friend关键字

这样我们就可以摆脱this指针，直接在类外定义

class Date
{
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);//ostream输出流
	friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);//istream输入流
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;//输入流
	cout << d << endl;//输出流
	return 0;
}

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

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

class Time
{
	friend class Date; 
	// 声明日期类为时间类的友元类，可在日期类中直接访问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private成员变量
		_t._hour = hour;
		_t._minute = minute;
		_t._second = second;
	}

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

友元关系是单向的，像声明在Time类中的Date类可以直接访问Time类的private成员变量，但Time类中不能直接访问Date类的private成员

友元关系不能传递，A是B的友元，B是C的友元，A不是C的友元

四、内部类

如果一个类定义在另一个类的内部，内部类就是外部类的友元类，外部类无法访问到内部类的private成员

内部类定义在外部类的public、protected、private都行

内部类可以直接的访问外部类的static成员

sizeof（外部类）= 外部类，与内部类没有任何的关系，也就是说它定义的时候与内部类是分离的，在物理内存上是分开的

class A
{
private:
	static int k;
	int h;
public:
	A() 
	:h(0) 
	{}
	class B
	{
	public:
		void f(const A& a)
		{
			cout << k << endl;//内部类直接访问外部类static成员
			cout << a.h << endl;
		}
	};
};

int A::k = 1;

int main()
{
	A::B b;
	b.f(A());
	cout << sizeof(A) << endl;
	//static是静态成员变量，在静态区，不计入A的实例大小
	cout << sizeof(A::B) << endl;
	//B没有成员变量，大小为1，用于通过某些方式来达到提供函数地址的目的
	//所以sizeof（外部类）= 外部类
	return 0;
}

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