C++之类与对象（完结撒花篇）

前言

1.再探构造函数

2.类型转换

3.static成员

4. 友元

5.内部类

6.匿名对象

7.对象拷贝时的编译器优化

结束语

前言

在前面的博客中，我们对类的默认成员函数都有了一定了解，同时实现了一个日期类对所学的没内容进行扩展延伸，本节我们将对类与对象进行大致的最终学习。

1.再探构造函数

• 之前实现构造函数时，初始化成员变量 主要使用函数体内赋值，构造函数初始化还有一种方式，就是初始化列表，初始化列表的使用方式是以一个冒号开始，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。

• 每个成员变量在初始化列表中 只能出现一次，语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地方。

• 引用成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型变量，必须放在初始化列表位置进行初始化，否则会编译报错。

#include <iostream>
using namespace std;
class Time {
public:Time(int hour=1): _hour(hour) {cout << "Time()" << endl;}
private:int _hour;
};
class Date {
public:Date(int &x,int year = 1, int month = 1, int day = 1):_year(year), _month(month), _day(day), _t(12),_ref(x),_n(1) {// error C2512: “Time”: 没有合适的默认构造函数可⽤
// error C2530 : “Date::_ref” : 必须初始化引⽤
// error C2789 : “Date::_n” : 必须初始化常量限定类型的对象
}void Print() const{cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;Time _t; // 没有默认构造int& _ref; // 引⽤const int _n; // const};
int main() {int x = 1;Date d1(x);d1.Print();return 0;
}

上述代码是修改后的正确代码展示

• C++11支持在成员变量声明的位置给缺省值，这个缺省值主要是给没有显⽰在初始化列表初始化的成员使用的。

• 尽量使用初始化列表初始化，因为那些不在初始化列表初始化的成员也会走初始化列表，如果这个成员在声明位置给了缺省值，初始化列表会用这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值，对于没有显示在初始化列表初始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器，C++并没有规定。对于没有显示在初始化列表初始化的自定义类型成员会调用这个成员类型的默认构造函数，如果没有默认构造会编译错误。

• 初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进行初始化，跟成员在初始化列表出现的的先后顺序无关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持一致。

#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:Time(int hour):_hour(hour){cout << "Time()" << endl;}
private:int _hour;
};
class Date
{
public:Date():_month(2){cout << "Date()" << endl;}void Print() const{cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:// 注意这⾥不是初始化，这⾥给的是缺省值，这个缺省值是给初始化列表的// 如果初始化列表没有显⽰初始化，默认就会⽤这个缺省值初始化int _year = 1;int _month = 1;int _day;Time _t = 1;const int _n = 1;int* _ptr = (int*)malloc(12);
};
int main()
{//对象定义Date d1;d1.Print();return 0;
}

补充题目

下面程序的运行结果是什么（D）

A. 输出 1 1 B. 输出 2 2 C. 编译报错

D. 输出 1 随机值 E. 输出 1 2 F. 输出 2 1

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:A(int a):_a1(a), _a2(_a1){}void Print() {cout << _a1 << " " << _a2 << endl;}
private:int _a2 = 2;int _a1 = 2;
};
int main()
{A aa(1);aa.Print();
}

_a2 和 _a1 的初始化顺序不符合它们在类中声明的顺序。这将导致 _a2 使用未初始化的 _a1 值，所以输出的_a2是个随机值

2.类型转换

C++ 支持内置类型（如 int、float 等）隐式转换为类类型对象，只要类中定义了一个接受该内置类型作为参数的构造函数。这种构造函数通常称为单参数构造函数，能够允许编译器在需要时自动创建对象。

#include <iostream>
using namespace std;class MyClass {
public:// 单参数构造函数，接受一个 int 类型MyClass(int value) : _value(value) {cout << "MyClass constructed with value: " << _value << endl;}void Print() const {cout << "Value: " << _value << endl;}private:int _value;
};int main() {MyClass obj = 10; // 隐式转换，从 int 到 MyClassobj.Print(); // 输出: Value: 10MyClass anotherObj(20); // 显式构造anotherObj.Print(); // 输出: Value: 20return 0;
}

注意事项

隐式转换的风险:
- 尽管隐式转换很方便，但可能会导致代码的可读性降低，尤其是在较大的代码库中。为了避免不必要的隐式转换，可以将构造函数声明为 explicit，防止不小心的隐式转换：

class MyClass {

public:

explicit MyClass(int value)

: _value(value) {}

// ...

};

多重构造:
- 如果类中有多个构造函数，确保它们能够明确区分，以避免二义性的问题。

3.static成员

• 用 static修饰的成员变量，称之为静态成员变量，静态成员变量一定要在类外进行初始化。

• 静态成员变量为 所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，不存在对象中，存放在静态区。

• 用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数，静态成员函数没有this指针。

• 静态成员函数中可以访问其他的静态成员，但是不能访问非静态的，因为没有this指针。

• 非静态的成员函数，可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。

• 突破类域就可以访问静态成员，可以通过类名::静态成员或者对象.静态成员来访问静态成员变量和静态成员函数。

• 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制。

• 静态成员变量 不能在声明位置给缺省值初始化，因为缺省值是个构造函数初始化列表的，静态成员变量不属于某个对象，不走构造函数初始化列表。

#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:A() {++_count;}A(const A& count) {++_count;}~A() {--_count;}static int getcount() {return _count;}
private://类里面声明static int _count;
};
int A::_count = 520;
int main() {cout << A::getcount() << endl; // 输出：520A t1; // _count 增加到 521A t2(t1); // _count 增加到 522cout << A::getcount() << endl; // 输出：522// 此时 t1 和 t2 仍然存在cout << t1.getcount() << endl;//522cout << t2.getcount() << endl;//522{A t3(t1); // _count 增加到 523cout << A::getcount() << endl; // 输出：523} // t3 超出作用域, _count 减少到 522cout << A::getcount() << endl; // 输出：522return 0;
}

题目练习

设已经有A,B,C,D 4个类的定义，程序中A,B,C,D构造函数调⽤顺序为？（E）

设已经有A,B,C,D 4个类的定义，程序中A,B,C,D析构函数调⽤顺序为？（B）

C c;

int main() {

A a;

B b;

static D d;

return 0；

}

A：D B A C B：B A D C C：C D B A

D：A B D C E：C A B D F：C D A B

在全局或局部作用域中，构造函数的调用顺序如下：

全局和静态对象的构造：在程序启动时，全局对象（如果有）和静态对象会首先被构造。
局部对象的构造：然后，当程序进入 main() 函数时，局部对象的构造按定义顺序调用。

析构函数的调用顺序与构造函数的顺序相反。析构函数会在对象的生命周期结束时被调用，顺序如下：

局部对象的析构：当程序退出 main() 函数时，局部对象按定义的相反顺序析构。
全局和静态对象的析构：在 main() 函数结束后，全局对象和静态对象会被析构。

4. 友元

• 友元提供了一种突破类访问限定符封装的方式，友元分为： 友元函数和友元类，在函数声明或者类声明的前面 加friend，并且把友元声明放到一个类的里面。

• 外部友元函数可访问类的私有和保护成员，友元函数仅仅是一种声明，他不是类的成员函数。

• 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。

• 友元类中的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私有和保护成员。

• 友元类的关系是单向的，不具有交换性，比如A类是B类的友元，但是B类不是A类的友元。

• 友元类关系不能传递，如果A是B的友元， B是C的友元，但是A不是B的友元。

• 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。

#include <iostream>
using namespace std;class B;//前置声明
class A {friend void func(const A& a, const B& b);
private:int _a = 520;int _b = 1314;
};
class B {friend void func(const A& a, const B& b);
private:int _a = 1314;int _b = 520;
};
void func(const A& a, const B& b) {cout << a._a << endl;cout << b._b << endl;
}int main() {A a;B b;func(a, b);return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{// 友元声明friend class B;
private:int _a1 = 520;int _a2 = 1314;
};
class B
{
public:void func1(const A& aa){cout << aa._a1 << endl;cout << _b2 << endl;}void func2(const A& aa){cout << aa._a2 << endl;cout << _b1 << endl;}
private:int _b1 = 520;int _b2 = 1314;
};
int main()
{A aa;B bb;bb.func1(aa);bb.func2(aa);return 0;
}

5.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，跟定义在全局相比，他只是受外部类类域限制和访问限定符限制，所以外部类定义的对象中不包含内部类。

• 内部类默认是外部类的友元类。

• 内部类本质也是一种封装，当A类跟B类紧密关联，A类实现出来主要就是给B类使用，那么可以考虑把A类设计为B的内部类， 如果放到private/protected位置，那么A类就是B类的专属内部类，其他地方都用不了。

#include <iostream>
using namespace std;class A {
private:static int _a; // 静态成员int _b;        // 非静态成员
public:class B {public:void print(const A& a) {cout << _a << endl;   // 访问静态成员cout << a._b << endl; // 访问非静态成员}};
};int A::_a = 520; // 静态成员初始化int main() {cout << "A类的大小：" << sizeof(A) << endl; // 输出 A 类的大小A::B b; // 创建 B 类的对象A aa;   // 创建 A 类的对象b.print(aa); // 调用 print 函数return 0;
}

6.匿名对象

• 用类型(实参) 定义出来的对象叫做匿名对象，相比之前我们定义的类型对象名(实参) 定义出来的叫有名对象

• 匿名对象生命周期只在当前一行，一般临时定义一个对象当前用一下即可，就可以定义匿名对象。

#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;}
};bool myfunction(int i, int j) { return (i > j); }int main()
{A aa1;  //有名对象// 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 aa2();// 生命周期只在当前一行A(); // 匿名对象A(1);Solution st;cout << st.Sum_Solution(10) << endl;// 为了更方便cout << Solution().Sum_Solution(10) << endl;return 0;
}

7.对象拷贝时的编译器优化

• 现代编译器会为了尽可能提高程序的效率，在不影响正确性的情况下会尽可能减少一些传参和传参过程中可以省略的拷贝。

• 如何优化C++标准并没有严格规定，各个编译器会根据情况自行处理。当前主流的相对新一点的编译器对于连续一个表达式步骤中的连续拷贝会进行合并优化，有些更新更"激进"的编译还会进行跨行跨表达式的合并优化。

#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;}void Print(){cout << "A::Print->" << _a << endl;}A& operator++(){_a += 100;return *this;}
private:int _a ;
};
void f1(A aa)
{}
A f2()
{A aa(1);++aa;cout << "##########" << endl;return aa;
}
int main() {A aa1 ;aa1.Print();//const A& aa2 = 2;//A aa3(aa2);//A aa1;//f1(aa1);//cout << endl;// 隐式类型，连续构造+拷⻉构造->优化为直接构造//f1(1);// ⼀个表达式中，连续构造+拷⻉构造->优化为⼀个构造//f1(A(2));//cout << endl;//cout << "***********************************************" << endl;// 传值返回// 返回时⼀个表达式中，连续拷⻉构造+拷⻉构造->优化⼀个拷⻉构造 （vs2019）// ⼀些编译器会优化得更厉害，进⾏跨⾏合并优化，直接变为构造。（vs2022）//f2();//cout << endl;// 返回时⼀个表达式中，连续拷⻉构造+拷⻉构造->优化⼀个拷⻉构造 （vs2019）// ⼀些编译器会优化得更厉害，进⾏跨⾏合并优化，直接变为构造。（vs2022）// A aa2 = f2();// cout << endl;// ⼀个表达式中，连续拷⻉构造+赋值重载->⽆法优化aa1 = f2();cout << endl;A ret = f2();ret.Print();cout << "*********" << endl << endl;//return 0;}