C++类和对象（三）：构造函数初始化、友元、匿名对象、内部类

2023-11-05

前言：这些知识点属于C++较为前期的内容，博主在今年刷笔试题的时候遇到多次，所以特地这这篇博客再复习了一下。

文章目录

1.构造函数的初始化
2.友元
3.匿名对象
4.内部类
5.类的static成员
- 静态数据成员
- 静态成员函数

1.构造函数的初始化

在推导之前，关于初始化我们先达成一点共识：初始化只能一次（记住这点）

接着讨论一个问题，以下日期类构造函数里面的赋值语句到底是不是初始化？

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
        _year = 9102;
	}

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

答案很明显了，开头已经提到了初始化只能有一次，但是在这个构造函数里面，_year多次被赋初值。（证明这不是初始化还有另一个角度，如果我们的成员是必须要初始化的const，或者是引用，我们如果使用函数体内赋值，编译器会报错）。

初始化的话自然就是用到初始化列表了，需要注意的点只有一个：初始化顺序看什么？

class Date
{
public:
	Date(int& year, const int month, int day)
		:_year(year),
		 _month(month).
         _day(day)
		 
	{

	}

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

初始化的顺序是按照参数在类中声明的顺序，与初始化列表的顺序无关，以上述代码为例，初始化顺序是day -> month -> year。

当类中包含以下成员的时候，必须要通过初始化列表初始化

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，只有带参构造函数）

2.友元

这个选择题常考！

友元函数

友元函数是指某些虽然不是类成员却能够访问类的所有成员的函数。类授予它的友元特别的访问权。

友元函数需要在类内进行声明，声明时用friend关键字来修饰。

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和原理相同

友元类

友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的隐藏信息（包括私有成员和保护成员），使用friend class来声明对应的类为友元类。

比如我们想在一个类中，访问其他类的所有私有成员，就可以通过友元类实现。

关于友元注意两点：

1.友元关系是单向的，不具有交换性。
Date为A的友元，可以访问A的私有成员，但是A并不能访问Date的

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

3.匿名对象

当我们需要使用一次某个对象，但是其他地方不再需要该对象的时候，如果我们直接构造一个对象使用，这无疑是一种很大的浪费，因为这个对象我们用了一次就扔了，而一个对象的生命周期是整个栈帧。

这时就需要用到匿名对象，匿名对象是一种临时的对象，它的生命周期只有使用它的那一行语句，执行完则立即销毁。

int main()
{
	Date d1;
	d1.Print(2020);
	//创建一个对象，生命周期为整个函数栈帧

	Date().Print(2020);
	//创建一个匿名对象，生命周期只有这一行语句，实行完则立即调用析构函数
}

对了，这里的匿名对象记得和隐式类型转换区分开，以下述代码为例：

Date d1(2020, 4, 24);
Date d2 = 2020;//C++98
Date d3 = { 2020, 4 }; //C++11
Date d4 = { 2020, 4, 24 }; //C+11

这里的d2, d3, d4明明类型和等号右边的数据类型都不一致，但是这四个对象最后的值一模一样，这就是“隐式类型转换”在悄悄的发挥作用！本质就是：

2020被隐式转换成了下面的形式,所以才能这样.

d2 = Date temp(2020);

所以c++提供了关键字explicit，用这个关键字修饰的函数就会禁止隐式类型的转化。当类的构造函数的声明和定义分别在两个文件里时，explicit只能写在构造函数的声明中，不能写在定义中。

4.内部类

如下代码中，B就是A的内部类，思考这两个类有什么关系？

class A
{
public:
    .......
  	.......
private:
	class B
	{
	public:
		.......
        .......

	private:
		.......
  		.......
	};
  .......
  .......
	
};

这个内部类其实是一个独立的类，它不属于外部类，外部类对它也没有任何权限，但是它同时还是外部类的友元类，可以通过外部类的对象参数来访问外部类的所有成员。

特性：

内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
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。
sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系

5.类的static成员

这个考点考过无数次。

对于用static修饰的成员函数，称为静态成员函数，成员变量称为静态成员变量。如果对于一个成员，对其以static修饰，此时这个成员就不再属于对象，而是属于这一整个类的所有对象。因为静态的成员的生命域不在类中，在静态区，所以静态的成员只能在类外初始化。

静态数据成员

定义格式：

static 类型名 静态数据成员名 ;

由于静态数据成员属于本类的所有对象共享，不属于特定类对象，因此在未产生类对象时作用域就可见，即：在未产生类的实例时，就可以对它进行操作。

初始化：

类型 类名 :: 静态数据成员 = 初始化值 ;

静态数据成员必须在类外初始化，类内也不可以初始化

静态数据成员必须在类定义体的外部定义，且只能定义一次。静态数据成员不能通过类的构造函数初始化，而是应该在定义时进行初始化。
保证对象正好定义一次的方法是，将static数据成员的定义放在包含类的非内联成员函数定义的源文件中。

// test.h
// 定义类
class Box
{
public:
	.......
  	.......
private:
	static double height;//静态函数的成员变量也得是静态变量，但是静态变量的赋值需要在类外进行赋值
};

//test.c
// 定义、初始化类的静态数据成员
double Box::height = 10;//初始化赋值放到类外，如果头文件和源文件分开，则初始化需要在源文件中进行

静态成员函数

定义格式：

static 返回类型 静态成员函数名 (参数表) ;

调用方式：

类名 :: 静态成员函数名 (实参表) ;
对象名 . 静态成员函数名 (实参表) ;

注意：

类外定义静态成员函数时，定义格式和普通成员函数定义格式相同，不再使用static修饰；
使用对象名和成员运算符(.)调用成员函数时，并非该函数属于某一对象，只是类与对象间的桥梁，为了能处理静态数据成员；

静态成员函数不能默认引用本类非静态数据成员的原因：

当调用一个对象的非静态成员函数时，系统会将该对象的起始地址赋予成员函数的this指针。然而，静态成员函数不属于对象，无this指针。所以静态成员函数不能访问类的默认非静态成员（非静态成员函数和非静态数据成员）。

小结：

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种访问别，也可以具有返回值
6.静态成员和全局变量虽然都存储在静态区，但是静态成员的生命周期只在本文件中，而全局变量不是

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