【C++初阶】类和对象(下)

C/C++
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2024-05-02

一.再谈构造函数

构造函数其实分为: 1.函数体赋值2.初始化列表 之前所讲到的构造函数其实都是函数体赋值,那么本篇文章将会具体讲述初始化列表。

初始化列表

语法

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。

代码语言:javascript

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

上述代码即是初始化列表。

必须用初始化列表初始化的变量 需要注意的是,有几种变量必须要用初始化列表初始化: 1.const 变量 2.引用变量 3.自定义变量 接下来我们一个一看。

const 变量

可以看到在函数体中对 const 变量是不可以初始化的,所以必须要在初始化列表中初始化;

引用变量

很明显,对于引用变量也不能在函数体中初始化;这里还要注意给引用传参时,也要传引用,否则会出现类似野引用的情况,这种情况很危险。

自定义变量

对于自自定义变量,会去调用它的默认构造函数,所以不显式初始化自定义变量也行,但如果该自定义变量没有默认构造函数的话,就必须要显式初始化。

如上图所示,对于没有默认构造函数的自定义变量,因为未显示初始化,所以编译器报了错。

初始化列表的一个坑

我们先来看一段代码:

代码语言:javascript

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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();
}
上面这段代码会输出什么呢? 答案是:1 随机值 为什么? 这就不得不说到初始化列表的一个有点坑的地方了。
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; 也就是说,上述代码的初始化列表中,先初始化的是 _a2 变量,而 _a2 变量是初始化成 _a1 变量的,但此时 _a1 变量还没有初始化,所以就出现了随机值。 所以呢,初始化列表时最好按照声明的顺序初始化
总结
1.初始化列表其实是成员变量定义的地方,不管有没有写都会走一遍,且也只会走一遍; private 中的其实是成员变量的声明; 2.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。 3.初始化列表并不能完全代替函数体赋值

二.explicit 关键字

内置类型与自定义类型的隐式类型转换

先看这样一段1代码

代码语言:javascript

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class A
{
public:
	A(int a=1)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A a1(1);
	A a2 = 2;  //这句代码有问题吗

	return 0;
}
我们发现了一个令人有点摸不着头脑的代码: A a2=2 ; 这是什么? 其实这就是隐式类型转换内置类型先转换成自定义类型,然后构造一个A的临时对象(临时对象具有常属性),临时对象再拷贝构造a2 ,最后再调用构造函数,但是现在的编译器一般都会对这一过程进行优化,它是直接构造

我们可以验证下:

可以看到 vs2022 是进行了优化的,直接调用构造函数。

那么如果我们不想让这种隐式类型转换发生该怎么办呢? 只需再函数前面加上 explicit 关键字即可解决explicit

可以看到在加上这个关键字后,编译器就报错了。

三.static 成员


静态成员变量

1.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;

注意:静态成员变量一定要在类外进行初始化,且不加 static 关键字

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;

代码语言:javascript

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class A
{
public:
	A(int b=1)
		:_b(b)
	{}

private:
	static int _a;  //声明
	int _b;
};

int A::_a = 1;   //定义
静态成员函数 2.用static修饰的成员函数,称之为静态成员函数 注意:静态成员函数没有this指针,所以不能访问类里面的成员,也不能调用非静态成员 函数;
static 成员属于类,属于类的每个对象共享,存储在静态区; 成员变量 -- 属于每个一个类对象,存储在对象里面静态成员也是类的成员,受public、protected、private 访问限定符的限制。

四.友元

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(友元函数并不受访问限定符限制),声明时需要加friend关键字。

例:重载运算符 <<

我们知道 cout<< 能自动识别内置类型,并打印;如果想要用这个打印自定义类型的话,就要重载一个,如果重载在类中的话,那么它就属于类的成员函数了,第一个形参就是 this指针,所以我们使用的时候只能这样写:对象 << cout,这样是不是很别扭,所以要想按照原来的写法,就不能把这个函数写在类的内部,只能写在外部,但我们有序要访问类里面的成员,这就在类内部声明友元函数了。

代码语言:javascript

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class Eve
{
	friend ostream& operator<<(ostream& out, Eve& e);   //友元函数声明
public:
	Eve(int a,int b)
		:_a(a)
		,_b(b)
	{}

private:
	int _a = 1;
	int _b = 2;
};

ostream& operator<<(ostream& out, Eve& e)
{
	out << e._a <<" "<<e._b << endl;

	return out;
}
int main()
{
	Eve e(1,2);

	cout << e;

	return 0;
}
总结
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A类和B类,在A类中声明B类为其友元类,那么可以在A类中直接访问B类的私有成员 变量,但想在B类中访问A类中私有的成员变量则不行。

2.友元关系不能传递; 3.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; 4.友元关系不能继承,在继承位置再给大家详细介绍。

五.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。 所以计算一个有内部类的类的大小时,只需要计算外部类的大小。
注意:内部类天生是外部类的友元类
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

代码语言:javascript

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class A
{
private:
	static int _a;
	int _b;
	class B
	{
	private:
		int _c;
	};
};

int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;   //会是多少呢?

	return 0;
}

上述代码的结果是什么呢?

答案:4

因为只需要计算外部类的大小,而静态成员变量是存储在静态区的,并不在类中,所以只需计算成员变量 _b 的大小,很明显是4。

六.匿名对象

代码语言:javascript

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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;
    // 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 aa2(2);
    // 匿名对象在这样场景下就很好用
    Solution().Sum_Solution(10);
    return 0;
}