🧑‍💻第二章 类与对象🧑‍💻

前言

C++ 在 C 语言的基础上增加了面向对象编程，C++ 支持面向对象程序设计,类和对象是 C++ 的重要特性，它们使得 C++ 成为面向对象的编程语言，可以用来开发中大型项目。(C++不是纯面向对象，可以面向对象和面向过程混编，兼容C语言)

C语言是面向过程的，关注的是过程，分析出求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。
C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完成。
例如 我们开发一个学校外卖系统，面向过程关注的是点餐、接单、送餐等过程的流程函数实现，而面向对象关注的是骑手、商家、用户等对象之间的关系。

---

一、类的基本概念

1. 类的引入

我们发现C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。这是因为C++将struct升级成了类⭐

struct Stack  //这是类，同时兼容C struct的语法
{
	void Init(size_t capacity)
	{// 
	}
	int* _array;   		//成员变量在这里是声明					
	size_t _capacity;	//声明和定义主要看有没有开空间 Stack s;才是定义的地方
	size_t _size;
}; 
int main()
{
	Stack s;
	s.Init(10);
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

👆
上面类的定义，在C++中更喜欢用class来代替。

2. 类的定义🌟

class className
{
	// 类体：由成员函数和成员变量组成
}; // 一定要注意后面的分号
1
2
3
4

class为定义类的关键字，ClassName为类的名字，{}中为类的主体，注意类定义结束时后面分号不能省略。
类体中内容称为类的成员：类中的变量称为类的属性或成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。

类的两种定义方式：

1. 声明和定义全部放在类体中，需注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能会将其当成内联函数处理（符合inline条件即可，具体看上一章）。

class Date
{
public:
	void Init(int year)
	{
		_year = year;
	}
private:
	int _year;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

2. 类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名::，一般情况下，更期望采用这种方式。

void Date::Init(int year)
{
	_year = year;
}
1
2
3
4

🚨类的定义：1、小函数，想成为lnline，直接放在类里面定义即可。2、如果是大函数，应该声明和定义分离。

成员变量命名规则的建议：
建议采用驼峰法：
1.函数名、类名等所有单词首字母大写。GetYear
2.变量首字母小写，后面单词首字母大写。getYear
3.成员变量，首单词前面加 _ 。 _geatYear

3. 类的访问限定符及封装🌟

访问限定符:
C++实现封装的方式：用类将对象的属性(成员变量)与方法(成员函数)结合在一块，让对象更加完善，通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。

访问限定符说明：

1. public修饰的成员在类外可以直接被访问。
2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问，只能在类里面访问(此处protected和private是类似的，在继承时才有区别)。
3. 访问权限作用域从该访问限定符出现的位置开始直到下一个访问限定符出现时为止。
4. 如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
5. class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C）。
6. 访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定符上的区别。

C++中struct和class的区别是什么❓
C++需要兼容C语言，所以C++中struct可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和 class定义类是一样的，区别是struct定义的类默认访问权限是public，class定义的类默认访问权限是 private。

封装：

🎈 封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节（private /protected），仅对外公开接口（public）来和对象进行交互。封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。

C语言没办法封装，可以规范使用函数访问数据，也可以直接访问数据。C++可以封装，必须规范使用函数才能访问数据，不能直接访问数据。

在C++语言中实现封装，可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合，通过访问权限来隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。

成员函数和成员变量都放到类的里面，把想给你访问的定义成公有，不想给你访问的定义成私有或者保护，本质上就是一种更好的管理。

4. 类的作用域

类定义了一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域中。在类体外定义成员时，需要使用 :: 作用域操作符指明成员属于哪个类域。

🚨作用域决定搜索规则，存储位置决定生命周期。

5. 类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

1. 类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它。
2. 一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象占用实际的物理空间，存储类的成员变量。
3. 做个比方。类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间。
   

二、类对象模型

1. 类对象的存储方式

class A
{
public:
	void PrintA() {}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A aa1;
	A aa2;
	aa1.PrintA();
	aa2.PrintA();
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/31351a1584974fe5abb8a0501c8fef75.png

👆把上述程序调试转到汇编代码，我们可以看出，实例化的每个对象成员变量都是独立空间，是不同的变量，但是每个A对象，调用PrintA成员函数都是同一个。

对象中只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段。编译链接时就根据函数名去公共代码区找到函数的地址，call函数地址。

2. 计算类对象的大小

// 类中既有成员变量，又有成员函数
class A1 {
public:
	void f1(){}
private:
	int _a;
};
// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
	void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3
{};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

sizeof(A1) :4
sizeof(A2) :1
sizeof(A3) :1

🚨结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然要注意内存对齐
🚨注意空类的大小，空类比较特殊，编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类的对象(没有成员变量的类对象，个1byte，占位不存储实际数据，标识对象存在)。

3. 结构体内存对齐规则

（为了让内存存取更有效率）

1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。 注意：对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。 VS中默认的对齐数为8
3. 结构体总大小为：最大对齐数（所有变量类型最大者与默认对齐参数取最小）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是 所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

三、this指针🌟

1. this指针的概念

对于👇类，有这样的一个问题：

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
	int a;
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

Date类中有 Init 与 Print 两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调用 Init 函数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢？

C++中通过引入this指针解决该问题，即：C++编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏的指针参数，让该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象)，在函数体中所有“成员变量”的操作，都是通过该指针去访问。只不过所有的操作对用户是透明的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。

哪个对象去调用成员函数，成员函数中访问的就是哪个对象中的成员变量，是通过this指针实现的。
在对象调用成员函数的时候，会隐式传递过去对象的地址，在成员函数接收的时候，也会隐式用this指针去接收。
具体实现如下：👇

实参和形参不能显示传递和接收this指针，但是可以在成员函数内部使用this指针。

2. this指针的特性

1. this指针的类型：类型 * const，即成员函数中，不能给this指针赋值。
2. 只能在“成员函数”的内部使用
3. this指针本质上是“成员函数”的形参，当对象调用成员函数时，将对象地址作为实参传递给this形参。所以对象中不存储this指针。
4. this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参，一般情况由编译器通过ecx寄存器自动传递，不需要用户传递。
5. this指针存在栈区，因为它是形参。但是却决于编译器，vs传递this指针是通过寄存器传递，做了优化，提高效率。

四、类的6个默认成员函数

类成员函数我们什么都不写的时候，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。
默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

1. 构造函数🌟

对于一些类，可以通过类中的成员函数方法给对象初始化内容，但如果每次创建对象时都调用该方法设置，未免有点麻烦，那能否在对象创建时，就将初始化内容设置进去呢❓
C++提供构造函数可以解决这一问题。

⭐构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，以保证每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次。
⭐构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象。

特点⭐：

1. 函数名与类名相同。
2. 无返回值，也不需要写void。
3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数，保证对象一定会初始化。
4. 构造函数可以重载，所以你可以有很多初始化方式。
5. 如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显式定义编译器将不再生成（所以说构造函数叫默认成员函数)。
6. C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的数据类型，如：
   int/char/指针…，自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型,默认生成的构造函数，对于内置类型成员不做处理，对于自定义类型成员会去调用他的默认构造函数。
7. C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时
   可以给默认值。
8. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。

特点4：

class Date
{
public:
	Date()								// 1.无参构造函数
	{}
	Date(int year, int month, int day)	// 2.带参构造函数
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void TestDate()
{
	Date d1;				// 调用无参构造函数
	Date d2(2015, 1, 1);	// 调用带参的构造函数
	// 注意：如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明
	Date d3();//这样的用法是错误的，没法和函数声明区分。声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

	Date(int year=1, int month=1, int day=1)	// 2.全缺省的构造函数，是最好用的构造函数
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
1
2
3
4
5
6

特点6：

class Time
{
public:
	Time()
	{
		cout << "Time()" << endl;
		_hour = 0;
		_minute = 0;
		_second = 0;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

Date类构造对象d，内置类型 int _year; int _month; int _day;不做处理，对于自定义类型成员 Time _t;会去调用Time类的默认构造函数，会执行Time( )构造函数;

特点7：

class Date
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};
1
2
3
4
5
6
7
8

内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。 🎈这里不是初始化，是给缺省值，因为这里是声明。

特点8：
默认构造函数就是不传参数就可以调用的

1. 我们不写，编译器自动生成的。
2. 我们自己写的，全缺省的构造函数。
3. 我们自己写的，无参构造函数

2. 析构函数🌟

析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的。析构函数是特殊的成员函数，对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理工作。

特点⭐：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~
2. **无参数无返回值类型。**都不需要写void。
3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能重载。
4. 对象生命周期结束时，C++编译系统自动调用析构函数。
5. 编译器生成的默认析构函数，跟构造函数类似：对内置类型不处理，对自定类型成员调用它的析构函数。
6. 如果类中没有申请资源时，析构函数可以不写，直接使用编译器生成的默认析构函数，比如Date类；有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏，比如Stack类。

特点4：

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	// 其他方法...
	~Stack()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	DataType* _array; //内置类型，不做处理
	int _capacity;
	int _size;
};
int main()
{
	Stack s;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35

在出main函数之前，Stack类的s对象对象生命周期结束时，系统自动调用析构函数~Stack()

特点5：

class Time
{
public:
	~Time()
	{
		cout << "~Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

main方法中创建了Date对象d，而d中包含4个成员变量，其中_year, _month, _day三个是内置类型成员，销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；而_t是Time类对象，所以在d销毁时，要将其内部包含的Time类的_t对象销毁，所以要调用Time类的析构函数。
main函数中并没有直接调用Time类析构函数，而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数。

3. 拷贝构造函数🌟

拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。拷贝构造函数也是特殊的成员函数。

特点⭐：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用。
3. 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。默认的拷贝构造函数会对内置类型完成浅拷贝，对于自定义成员类型，会调用它的拷贝构造函数完成拷贝。
4. 类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请(malloc)时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。
5. 拷贝构造函数典型调用场景：使用已存在对象创建新对象、函数参数类型为类类型对象、函数返回值类型为类类型对象。

特点2：

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//Date(const Date d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
	//传值传参，形参是实参的一份临时拷贝，形参在接收实参的数据时，
	//也会拷贝构造d1这个对象，构造这个对象的时候，又会继续拷贝构造d1，一直无穷拷贝构造。
	Date(const Date& d) // 正确写法  const缩小权限，变成只读，避免误用对于d1的修改
	{
		_year = d._year; //this->_year=d._year ,d是d1引用，相当于d1
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);
	Date d3 = d1;
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

🚨注意：函数传参，自定义类型的对象，一般推荐引用传参，如果继续使用传值传参，也不是不可以，只不过每次都会调用拷贝构造。

特点4：

我们在写栈的数据结构式，会遇到以下问题👇

int main()
{
	Stack st1;
	st1.Push(1);
	st1.Push(2);
	st1.Push(3);
	st1.Push(4);
	Stack st2(st1);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

🚨总结：Date这样的类，需要的就是浅拷贝，那么默认生成的拷贝构造函数就够用了，不需要自己写。但是像Stack这样的类，需要的是深拷贝，需要自己写。

🚨连续一个表达式中，连续构造一般都会在编译器优化。

W f()
{
	W ret; //构造
	return ret;	//拷贝构造给tmp临时对象
}
int mian()
{
	W w1 = f(); //本来是1次构造，2次拷贝，编译器优化后变成1次拷贝
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

4. 赋值运算符重载🌟

赋值重载主要是把一个对象的赋值给另一个对象（两个对象都已经存在，都已经初始化）

运算符重载：

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
让自定义类型可以像内置类型一样使用运算符。

函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。
函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表）。

内置类型可以直接使用运算符运算，因为编译器知道如何运算，自定义类型无法直接使用运算符，编译器也不知道如何运算，想要支持，自己实现运算符重载即可。
例如：d1

🚨

1. 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
2. 重载操作符必须有一个类类型参数
3. 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义
4. 作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
5. .* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

举例：

// 全局的operator==
class Date
{
public:
	Date(int year = 1999, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
// bool operator==(Date* this, const Date& d2)
// 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象
bool operator==(const Date& d2)
{
	return _year == d2._year;
	&& _month == d2._month
	&& _day == d2._day;
}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void Test()
{
	Date d1(2018, 9, 26);
	Date d2(2018, 9, 27);	// 编译器会自动转换类型，先看是不是内置类型，不是就取找函数重载
	cout << (d1 == d2) << endl;       //考虑运算符优先级要加（），<<的优先级很高
	//等价于   cout<
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

赋值运算符重载格式：

参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率
返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值
检测是否自己给自己赋值
返回*this ：要复合连续赋值的含义

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	Date& operator=(const Date& d) //operator=(Date* this, const Date& d)
	{
		if (this != &d) 		//检查如果不是自己给自己赋值，才需要拷贝
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

🚨赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数。原因：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数。

🚨用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值。 但是一旦涉及到资源申请时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝，例如Stack类。

前置++ 和 后置++ 重载
⭐前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载，C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递

// 前置++：返回+1之后的结果
// 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
Date& operator++()
{
	_day += 1;
	return *this;
}
// 后置++
// 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存一份，
//然后给this+1，而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
Date operator++(int)
{
	Date temp(*this);
	_day += 1;
	return temp;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

5. 取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。
这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到对象的地址内容！

Date* operator&()
{
	return this ;
}
const Date* operator&()const
{
	return this ;
}
1
2
3
4
5
6
7
8

6. const成员

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << "year:" << _year << endl;
	//...
	}
	void Print() const //与void Print()构成函数重载
	{
		cout << "year:" << _year << endl;
//const修饰this指向的内容，保证成员函数内部不会修改成员变量，const和非const对象都可以调用此函数
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
void Test()
{
	Date d1(2022, 1, 13);   
	d1.Print();  //调用void Print() 其实也可以调用void Print() const
	const Date d2(2022, 1, 13);
	d2.Print();	//调用void Print() const
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

⭐
const对象可以调用非const成员函数吗？ 不可以，权限放大
非const对象可以调用const成员函数吗？ 可以，权限缩小
const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？ const成员函数不能调用非const成员函数
非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？ 非const成员函数可调用非const成员函数

五、初始化列表🌟

对象中的成员变量赋值有两种方法，一种是构造函数的函数体内初始化，一种是使用初始化列表初始化。

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。

构造函数的函数体内赋值：

class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

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。

初始化列表初始化：

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	: _year(year)
	, _month(month)
	, _day(day)
{		
}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

使用的时候，用这两种都可以，混着用都行。
🚨初始化列表是成员变量定义初始化的地方，你写了就用你们初始化，你没写就用缺省值初始化，如果没有缺省值，内省类型就是随机值。
🚨可以理解成，一个对象的单个成员变量在初始化列表阶段是它定义的阶段，这个其实算是初始化列表和构造函数体内不同的地方，也是它的价值体现。

特点⭐：

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（不能使用函数体内初始化）：
   引用成员变量
   const成员变量
   自定义类型成员(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)
		:_a1(a)
		,_ref(ref)
		,_n(10)
	{}
private:
	A _a1; // 没有默认构造函数
	int& _ref; // 引用              这些都是成员变量的声明
	const int _n; // const
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

为什么这三种成员必须放在初始化列表位置进行初始化呢❓

首先，初始化列表是成员变量定义的地方。引用成员变量在定义时必须初始化，否则编译时便会报错；const成员变量一旦创建后其值就不能再改变，所以const对象在定义时必须初始化，否则编译时便会报错；_a1是自定义类型，如果_a1没有在初始化列表初始化，_a1会调用A类的默认构造函数去初始化，而A类没有默认构造函数，编译器会报错。

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。建议：类中成员变量的声明顺序和初始化列表出现的顺序保持一致。

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。用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

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去掉之后，代码可以通过编译
	Date(int year)
		:_year(year)
	{}
	/*
	// 2. 虽然有多个参数，但是创建对象时后两个参数可以不传递，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，编译不过去
	explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
	: _year(year)
	, _month(month)
	, _day(day)
	{}
	*/
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2022); //标准的构造函数调用，定义有名对象，用一个整形变量给日期类型对象赋值
	Date d2 = 2023; //隐式类型转换：构造+拷贝构造+编译器优化  ——> 直接调用构造
	// 实际编译器背后会用2023构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值(拷贝构造)
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

六、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。

class A
{
public:
	A() { ++_scount; }
	A(const A& t) { ++_scount; }
	~A() { --_scount; }
	static int GetACount() //静态成员函数，没有this指针
	{ 
		return _scount;    
	} 
private:
	static int _scount; //声明，静态成员变量，属于整个类，生命周期是整个程序运行期间，存在静态区。
};

int A::_scount = 0;		//静态成员变量是个特例，可以在类外部访问私有成员变量，否则就没法定义、初始化了

int main()
{
	A a1, a2;
	A a3(a1);
	cout << A::GetACount() << endl;//计算程序中创建出了多少个类对象  ——3
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

特点：

1. 静态成员为所有类对象所共享，属于整个类，也属于这个类的所有对象，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变量，不能调用非静态成员函数
5. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制
6. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数

七、友元🌟

友元分为：友元函数和友元类

1.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
举例：

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;//内置类型的对象，直接使用cout/cin，是因为库里面写好了，能自动识别类型，构成函数重载。
	cout << d << endl;  
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

特点：

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。

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。
举例：

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
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
public:
	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:
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	d.SetTimeOfDate(1, 2, 3);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

1. 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。
2. 友元关系不能传递
   如果A是B的友元，B是C的友元，则不能说明A是C的友元。
3. 友元关系不能继承

🎈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。

八、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。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。

class A
{
public:
	class B // B天生就是A的友元
	{
	};
};
int main()
{
	A::B b;
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

特点：

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。

总结

在类和对象阶段，大家一定要体会到，类是对某一类实体(对象)来进行描述的，描述该对象具有哪些属性，哪些方法，描述完成后就形成了一种新的自定义类型，采用该自定义类型就可以实例化具体的对象。🧑‍💻