【C++】:类和对象(下)

目录

  • 一,再谈构造函数
    • 1.初始化列表
    • 2. 隐式类型转换的过程及其优化
    • 3. 隐式类型转换的使用
    • 4. explcit关键字
    • 5. 单参数和多参数构造函数的隐式类型转换
  • 二,static成员
    • 1.静态成员变量
    • 2.静态成员函数
    • 3. static 成员的应用
  • 三,友元
    • 3.1 友元函数
    • 3.2 友元类
  • 四,内部类
  • 五,匿名对象

一,再谈构造函数

这个语法其实是对前面的构造函数的补充。最重要的是初始化列表的使用,及其特性,隐式类型转换,还有当前阶段需要了解的 explicit 关键字。

1.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

1.1 初始化列表的使用

当我们实现一个MyQueue(用两个栈模拟一个队列)时,如果栈不具备默认构造,MyQueue也无法生成默认构造,此时MyQueue要显示实现默认构造。

如何实现呢?必须用初始化列表。

初始化列表的本质:可以理解为每个对象中成员定义的地方

typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity ){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}void Push(DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}~Stack(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};class MyQueue
{
public://初始化列表MyQueue(int n= 20):_pushst(n)//自定义类型会调用构造函数, _popst(n)//, _size(0) //ok{//函数体内_size = 0;//ok}
private://声明Stack _pushst;Stack _popst;int _size;
};int main()
{MyQueue q1(10);MyQueue q2;//有缺省值时可以不用赋值,没传默认用缺省值return 0;
}

1.2 有些变量只能在初始化列表中初始化,不能在函数体中初始化。
(1) const 成员变量;
const 成员变量必须在定义的地方初始化,因为它只有一次初始化机会。或是在声明时用缺省值。

(2) 引用成员变量;
引用也必须在定义的时候初始化。

(3) 没有默认构造的自定义类型成员。
因为没有默认构造时,必须显式传参调用构造函数。

class MyQueue
{
public:MyQueue(int n,int& rr)//这里也可以写缺省值:_pushst(n)//自定义类型会调用构造函数, _popst(n)//, _size(0) //ok,_x (1),_ref(rr){//函数体内_size = 0;//ok//_x =1; //err}
private://声明Stack _pushst;Stack _popst;int _size;//const变量必须在定义的时候初始化。因为它只有一次初始化的机会const int _x;const int _x = 10;//在这里给缺省值ok//引用变量必须在定义的时候初始化int& _ref;
};int main()
{int xx = 0;MyQueue q1(10,xx);MyQueue q1(10);int& aa = xx;return 0;
}

1.3 初始化列表,不管你写不写,每个成员变量都会先走一遍,此时自定义类型的成员会调用默认构造(没有默认构造就编译报错),内置类型看编译器,有点会处理,有的不会处理。

1.4 在C11中我们知道可以在成员变量声明时给缺省值,实际上这个缺省值就是给初始化列表用的。但是与此同时,如果在初始化列表中给定了值,就以列表中的为准,与缺省值无关。

class MyQueue
{
public://实践总结:尽可能使用初始化列表初始化,不方便再使用函数体初始化MyQueue():_pushst(10),_ptr((int*)malloc(40)) //ok{_size = 2;}private://声明Stack _pushst;Stack _popst;//这里的缺省值是1,但是初始化列表中是2,此时_size = 2int _size = 1;int* _ptr;
};

1.5 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。

比如下面的代码,运行结果是:1 ,随机值

这是因为先声明的是_a2 ,所以在初始化时会先走_a2(_a1)这条语句,而此时_a1没有初始化,是随机值,所以_a2是随机值。再初始化_a1。

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();
}

2. 隐式类型转换的过程及其优化

隐式类型转换:把内置类型转换为自定义类型

优化:在一个表达式中,编译器遇到构造 + 拷贝构造时,会优化成直接构造

class A
{
public://单参数构造函数A(int a):_a(a){cout << "A(int a)" << endl;}//拷贝构造A(const A& aa):_a(aa._a){cout << "A(const A& aa)" << endl;}private:int _a;
};int main()
{A aa1(1);//拷贝构造A aa2 = aa1;//ok//过程:先用3构造了一个A的临时对象,再用临时对象去拷贝构造给aa3//优化:在一个表达式中,编译器遇到构造 + 拷贝构造,会优化成直接构造A aa3 = 3;//A& raa = 4;//err//当用引用时,由于用3构造了一个临时对象,临时对象具有常性,所以加const//过程:这里只用3构造了一个临时对象,没有拷贝构造//raa引用的是类型转换中用3构造的临时对象const A& raa = 4;//okreturn 0;
}

在这里插入图片描述

3. 隐式类型转换的使用

在C++初阶,隐式转换使用的较少,但是在以后是很有用的,使用起来很方便,简洁。

class A
{
public:A(int a):_a1(a), _a2(_a1){}void Print(){cout << _a1 << " " << _a2 << endl;}
private:int _a2;int _a1;
};class Stack
{
public://方式1:ok//void Push(A& aa)//{//	//.......//}	//方式2:okvoid Push(const A& aa){//....}//.....
};int main()
{Stack st;//方式1:会进行先构造,后拷贝构造A a1(1);st.Push(a1);//方式2:10进行了隐式类型转换,时代码更简洁st.Push(10);return 0;
}

4. explcit关键字

作用:禁止构造函数的隐式转换。

看看下面的代码,如果在构造函数前加上explcit,运行结果:

class A
{
public://单参数构造函数explicit A(int a)//A(int a):_a(a){cout << "A(int a)" << endl;}//拷贝构造A(const A& aa):_a(aa._a){cout << "A(const A& aa)" << endl;}private:int _a;
};int main()
{A aa1(1);//拷贝构造A aa2 = aa1;A aa3 = 3;const A& raa = 4;return 0;
}

在这里插入图片描述

5. 单参数和多参数构造函数的隐式类型转换

多参数构造函数的隐式类型转换的过程与第2点中解释的单参数类似。

class A
{
public://单参数构造函数//explicit A(int a)A(int a):_a(a){cout << "A(int a)" << endl;}//多参数构造函数A (int a1,int a2):_a(0),_a1(a1),_a2(a2){}//拷贝构造A(const A& aa):_a(aa._a){cout << "A(const A& aa)" << endl;}private:int _a;int _a1;int _a2;
};int main()
{A aaa1(1, 2);A aaa2 = { 1,2 };//传参时要用花括号const A& aaa3 = { 3,2 };return 0;
}

二,static成员

对象中只存成员变量,不存静态成员变量,静态成员变量在静态区,也不存函数,函数指针,它们在代码段。

1.静态成员变量

特性:
(1) 静态成员变量在静态区,不在对象中;
(2) 静态成员变量不能给缺省值,因为缺省值是给初始化列表用的,它在静态区,不在对象中,不走初始化列表;
(3) 静态成员变量的定义在全局,如果只有声明,没有定义,会报错!

当用sizeof计算对象的大小时,结果是:8
这就说明 aa1 对象中只有_a1,_a2,没有 _scount。

class A
{
public:A(){cout << "A()" << endl;}A(const A& t){cout << "A(const A& t)" << endl;}~A(){cout << "~A()" << endl;}
private://声明int _a1;int _a2;public://在静态区,不在对象中//不能给缺省值,因为缺省值是给初始化列表用的//它在静态区,不在对象中,不走初始化列表static int _scount;
};//静态成员变量的定义(如果只有声明,没有定义,会报错!)
int A::_scount = 1;int main()
{A aa1;cout << sizeof(aa1) << endl;//8//如果它是公有的,就可以按如下访问//aa1._scount++;//cout << A::_scount << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

静态成员变量的特点:它属于整个类,属于所有对象

使用静态成员变量可以统计一共创建了多少个类对象:

因为所有的对象都要走构造或者拷贝构造:在它们之中++,统计累计创建了多少个类对象;
当走完析构函数:统计现在还有多少对象存活。

代码实现如下:

class A
{
public:A(){++_scount;}A(const A& t){++_scount;}~A(){--_scount;}private://声明int _a1;int _a2;public:static int _scount;
};int A::_scount = 0;int main()
{A aa1;//cout << sizeof(aa1) << endl;//8A aa2;A aa3;cout << A::_scount << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

2.静态成员函数

第1点中对静态变量的使用都是它在公有的前提下,那么它在私有时该如何访问呢?就要使用静态成员函数了

特点:static修饰成员函数,没有this指针,意味着只能访问静态成员,不能访问其他的成员变量。

class A
{
public:A(){++_scount;}A(const A& t){//但是非静态的可以调用静态的GetCount();//ok++_scount;}~A(){--_scount;}//特点:static修饰成员函数,没有this指针,意味着只能访问静态成员//不能访问其他的成员变量static int GetCount(){return _scount;}private://声明int _a1;int _a2;static int _scount;
};int A::_scount = 0;int main()
{A aa1;A aa2;A aa3;//调用方式cout << A::GetCount() << endl;return 0;
}

3. static 成员的应用

在这里插入图片描述
代码实现如下:

#include <regex>
class Sum
{
public:Sum(){_ret += _i;_i++;}//由于静态成员变量是私有的,要拿到它们的值,//就要使用静态成员函数static int GetRet(){return _ret;}private:static int _i;static int _ret;
};//静态成员变量要在全局定义,要指定类域
int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;class Solution {
public:int Sum_Solution(int n) {//变长数组//定义一个Sum类的数组,调用n次构造函数Sum arr[n];return Sum::GetRet();}
};

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,所以友元不宜多用

3.1 友元函数

问题:
现在尝试去重载operator<<,然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。

原因:

  • 因为cout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,此时就需要友元来解决。operator>>同理。
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,它是定义在类外部全局函数,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

class Date
{//友元函数的声明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;
}

说明:

  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,因为const修饰this指针;
  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

3.2 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
{//声明 Date是Time的友元//则在Date中可以访问Time中的私有,但是反过来不行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;
};

特性:

  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C是B的友元, B是A的友元,则不能说明C时A的友元。
  3. 友元关系不能继承,在继承位置再给大家详细介绍。

四,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,它仅仅是受到外部类域的限制,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,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
{
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;//OKcout << a.h << endl;//OK}};};int A::k = 1;int main()
{A::B b;b.foo(A());return 0;
}

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。

五,匿名对象

匿名对象的生命周期只在当前这一行,即用即销毁。

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;
}

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