【C++】类和对象---下篇

2023-12-05

目录

????前言????

一、????再谈构造函数????

1.????构造函数体赋值????

2.????初始化列表????

3.????优先使用初始化列表进行初始化????

4、????成员变量的声明次序与初始化次序的关系????

5、????explicit关键字????

二、????static成员????

1.????概念????

2.????特性????

三.????友元????

1.????友元函数????

2.????友元类????

四、????内部类????

1.????概念????

2.????特性????

五、????匿名对象????

六、????拷贝对象时的一些优化????

刹国(结束)!!!!


????前言????

在类和对象的前中篇中,我们差不多已经将类和对象讲解了个七七八八,今天本篇博客主要讲解一些细节,优化以及前面留下的一些问题。我们废话不多说,直接开整!!!

一、????再谈构造函数????

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合适的初始值。

#include<iostream>
using namespace std;

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

	void print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d(2023,12,3);
	d.print();
	return 0;
}

虽然上述构造函数调用后,对象中已经有了一个初始值,但是不能将其称为对对象成员变量的初始化,构造函数体中的语句只能将其称为赋初值,而不能称其为初始化。因为 初始化只能初始化一次,而构造函数体却可以多次赋值。 因此函数体赋值只能称之为赋初值,不能称之为初始化。

2.????初始化列表????

初始化列表:以一个 冒号开始 ,接着是一个以 逗号分割的数据成员列表 ,每个“成员变量”后面跟一个 放在括号里的初始值或者表达式。
#include<iostream>
using namespace std;

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

	}

	void print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d(2023, 12, 3);
	d.print();
	return 0;
}
注意:
  • 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次,因为初始化只能初始化一次。
  • 类中包含以下成员,必须放在初始化列表位置进行初始化
  1. 引用成员变量
  2. const成员变量
  3. 自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	//这是A类的构造函数,但不是默认构造函数
	A(int a)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};
class B
{
public:
	B(int a = 1, int ref = 2)
		:_aobj(a)
		, _ref(ref)
		, _n(10)
	{}
private:
	A _aobj;//没有默认构造函数
	int& _ref;//引用
	const int _n;//const修饰的成员变量
};

int main()
{
	B b;
	return 0;
}

3.????优先使用初始化列表进行初始化????

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进行初始化。

#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
	Time(int hour = 0)
		:_hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};
class Date
{
public:
	Date(int day)
	{}
private:
	int _day;
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d(1);
	return 0;
}

结果如上图,我们并没有使用初始化列表,但是对于自定义类型还是会先通过初始化列表调用自身类的构造函数进行初始化,这说明无论是否使用初始化列表,程序运行时都会先走初始化列表,再走构造函数的函数体,因此对成员变量进行初始化时,优先选择使用初始化列表。

4、????成员变量的声明次序与初始化次序的关系????

成员变量的声明顺序就是成员变量的初始化顺序,与成员变量在初始化列表中的先后次序无关

#include<iostream>
using namespace std;
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();
}

上面程序的输出结果是什么?

A、1   1

B、程序崩溃

C、编译不通过

D、1   随机值

成员变量的声明次序就是其初始化的次序,_a2先声明,因此_a2先初始化,_a2由_a1赋值进行初始化,而_a1此时还未初始化,是一个随机值,所以_a2被_a1初始化为了一个随机值,_a1被传过去的参数初始化为了1.

5、????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,还具有类型转换的的作用。


#include<iostream>
using namespace std;
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
	explicit 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
	explicit 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);
	// 用一个整形变量给日期类型对象赋值
	// 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
	d1 = 2023;
	// 将1屏蔽掉,2放开时则编译失败,因为explicit修饰构造函数,禁止了单参构造函数类型转
	//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。

二、????static成员????

1.????概念????

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

面试题:实现一个类,计算程序中创建出了多少个类对象。
//面试题:实现一个类,计算程序中创建出了多少个类对象。
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 12)
		:_a(a)
	{
		++_count;
	}
	A(const A& t)
		:_a(t._a)
	{
		++_count;
	}

	~A()
	{
		--_count;
	}

	static size_t GetACount()
	{
		return _count;
	}
private:
	int _a;
	static int _count;
};
//初始化静态成员变量
int A::_count = 0;

void fun()
{
	A aa;

}
int main()
{
	cout << A::GetACount() << endl;
	A aa1;
	A aa2(aa1);
	A aa3 = aa2;//拷贝构造
	fun();
	cout << A::GetACount() << endl;

	return 0;
}

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

三.????友元????

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,所以有缘不宜多用。友元分为 有元函数 友元类

1.????友元函数????

我们尝试去重载operator<<,然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。因为count的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。所以要将operator<<重载成全局函数。但又会导致类外没办法访问成员,此时就需要用友元来解决。
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
	// d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
// 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this,所以d1必须放在<<的左侧
	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 ,不属于任何类,但需要在类的内部声明,声明时需要加上 friend 关键字

#include<iostream>
using namespace std;
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;
	cout << d << endl;
	return 0;
}

注意:

  • 友元函数 可以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????

class Time
{
	friend class Date;

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;
};

友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数,都可以访问领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

例如,如果C是B的友元,B是A的友元,则不能说明C是A的友元。

友元关系不能继承 ,继承是C++中一个很重要的知识点,这个后期讲解

四、????内部类????

1.????概念????

如果一个类定义在另一个类的内部,那么这个定义在内部这个类就叫做内部类。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。

注意:内部类就是外部类的友元类,因此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。但是外部类则不能访问内部类的任何成员。

2.????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
class A
{
private:
 static int k;
 int h;
public:
 class B // B天生就是A的友元
 {
 public:
 void foo(const A& a)
 {
 cout << k << endl;//OK
 cout << a.h << endl;//OK
 }
 };
};
int A::k = 1;
int main()
{
    A::B b;
    b.foo(A());
    
    return 0;
}

五、????匿名对象????


#include<iostream>
using namespace std;
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,当然还有一些其他使用场景,这个我们以后遇到了再说
	Solution().Sum_Solution(10);
	return 0;
}

Solution() 创建了一个匿名对象,然后这个匿名对象再去调用该类中的成员函数。

六、????拷贝对象时的一些优化????

在传参和传返回值的过程中,一般编译器会做一些优化,减少对象的拷贝,因为若对象中的内容太大,拷贝的代价将会很高,所以这个在一些场景下还是非常有用的。

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
		if (this != &aa)
		{
			_a = aa._a;
		}
		return *this;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
void f1(A aa)
{}
A f2()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	// 传值传参
	A aa1;
	f1(aa1);
	cout << endl;
	// 传值返回
	f2();
	cout << endl;
	// 隐式类型,连续构造+拷贝构造->优化为直接构造
	f1(1);
	// 一个表达式中,连续构造+拷贝构造->优化为一个构造
	f1(A(2));
	cout << endl;
	// 一个表达式中,连续拷贝构造+拷贝构造->优化一个拷贝构造
	A aa2 = f2();
	cout << endl;
	// 一个表达式中,连续拷贝构造+赋值重载->无法优化
	aa1 = f2();
	cout << endl;
	return 0;
}

本篇以类和对象为主题的博客到此就要结束了,希望本篇博客可以帮助到各位小伙伴,博主码字不易,如果本篇博客对你有所帮助,还望各位小伙伴点赞????,收藏⭐+关注,感谢各位的支持!如果有什么不明白的地方或是另有其他的高见,也可以在评论区留言,博主也会及时回复或进行更改,欢迎指正,谢谢!

刹国(结束)!!!!

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