C++ 类和对象（三）
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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。
就像我们在日期类中写的构造函数
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
虽然上述构造函数调用之后对象中已经有了一个初始值但是不能将其称为对对象中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作初始化。因为初始化只能初始化一次而构造函数体内可以多次赋值。
而想要实现初始化就要使用到我们下面所介绍的初始化列表
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。
例如上面的日期类的构造函数它的初始化列表就可以写作这样
Date(int year, int month, int day)
:_year = year
,_month = month
,_day = day
{}
要注意的是每个成员变量在初始化列表中只能出现一次这是因为本身初始化就只能初始化一次
而在日期类中我们无论是使用初始化列表还是在构造函数体中进行赋初值都是可以的
那么初始化列表存在的意义是什么呢
这是由于除开日期类中的成员变量还有一些变量必须要进行初始化例如引用成员变量、const成员变量、自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)
因此我们在实现构造函数时为了避免出现错误还是尽量使用初始化列表。
同时还有几点我们需要注意
1.无论我们是否使用初始化列表正如系统生成的默认构造函数那样会调用自定义类型的默认构造函数。
class A
{
public:
A(int a = 0)
{
cout << "A(int a = 0)" << endl;
_a = a;
}
A(const A& aa)
{
_a = aa._a;
}
A& operator=(const A& aa)
{
_a = aa._a;
return *this;
}
private:
int _a;
};
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day, const A& aa)
{
_aa=aa;
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
A _aa;
};
int main()
{
A a(10);
Date d(2022, 1, 1, a);
return 0;
}
例如上面的代码中总共调用了两次A类的默认构造函数默认构造函数第一次很显然是在A a(10)定义时调用的而第二次便是在Date类定义对象_aa时调用的。
而若是使用初始化列表
class A
{
public:
A(int a = 0)
{
cout << "A(int a = 0)" << endl;
_a = a;
}
A(const A& aa)
{
_a = aa._a;
}
A& operator=(const A& aa)
{
_a = aa._a;
return *this;
}
private:
int _a;
};
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day, const A& aa)
:_aa(aa)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
A _aa;
};
而只会调用一次默认构造函数
2.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
还是来看一段代码
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();
}我们在上面说了。声明的次序就是初始化的次序所以即使初始化列表中的先后顺序为_a1,_a2但初始化的顺序还是_a2,_a1因此在_a2初始化时_a1是随机值因此打印出来的是1和随机值
3.隐式类型转换与explicit关键字
在内置类型中我们就已经学过隐式类型转换而类也能进行隐式类型转换
例如一个只有一个成员函数的类
class A
{
public:
A(int a = 0)
{
cout << "A(int a = 0)" << endl;
_a = a;
}
A(const A& aa)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
_a = aa._a;
}
private:
int _a;
};我们可以直接定义一个对象
A a1(1);也可以使用隐式类型转换来定义一个对象
A a2=1;而第一种方式不必多说调用了一次构造函数
而第二种方式首先是调用构造函数构造一个对象就像这样
A a2 = A(1)之后调用拷贝构造函数将该对象拷贝到a2中
但在我们使用vs2022实际测试的时候会发现第二种方式只是调用了一次构造函数
这是因为在一些编译器中会将多个连续的构造优化为一个
同样隐式类型转换也不只是适用于只有一个类成员的函数
class A
{
public:
A(int a = 0,int b=0)
{
_a = a;
_b = b;
}
A(const A& aa)
{
_a = aa._a;
_b = aa._b;
}
A& operator=(const A& aa)
{
_a = aa._a;
_b = aa._b;
return *this;
}
private:
int _a;
int _b;
};
int main()
{
A a1=1;
return 0;
}例如这样的一个类依然类似于A(1)将a赋初值为1b则因缺省而赋值为0
若是我们不想进行隐式类型转换我们便可以在构造函数前加上explicit。
4.C++11优化
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year=0;
int _month=1;
int _day=1;
};
int main()
{
Date d;
d.Print();
return 0;
}
在C++11中加入了以上的写法在类成员变量后可以直接给值
但这并不是在初始化而是将这个值作为缺省值。
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类成员变量只能在构造函数中赋初值一次而若是静态成员变量在构造函数中赋初值则每一个对象都要调用一次构造函数不符合规定
2.特性
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生命周期为整个程序
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
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
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
静态成员也是类的成员受public、protected、private 访问限定符的限制
例如这样一个题目我们就可以使用静态成员来完成
我们可以定义一个大小为n的成员数组(a[n])而类(A)中的成员分别为所加的数字(_count)和总和(_sum)而构造函数中将_count++并加在sum之中最后返回静态成员 _sum
class Sum
{
public:
Sum()
{
_count++;
_sum+=_count;
}
static int GetSum()
{
return _sum;
}
private:
static int _count;
static int _sum;
};
int Sum::_count=0;
int Sum::_sum=0;
class Solution {
public:
int Sum_Solution(int n)
{
Sum a[n];
return a[0].GetSum();
}
};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。
友元分为友元函数和友元类
1.友元函数
我们先来解决一个问题
在之前的日期类中我们实现了大多数的运算符的重载我们在这里再来看一下流提取和流插入运算符的重载
首先来看一下流提取
class Date
{
public:
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d(2022, 1, 1);
cout << d << endl;
}流提取运算符的操作数其实有两个分别是cout和d而cout的类型是什么呢
可以看到是ostream这样一个类型
若是像往常一样将重载写在类中
bool operator<<(ostream& _cout)只能是写作这样但我们知道this指针必定是第一个参数而在流提取运算符中cout是左操作数d是右操作数因此我们便不能将其写进类中
因此我们只能写到类外部但这样我们又无法读取私有的类成员变量因此我们就需要用到友元函数
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
类的内部声明声明时需要加friend关键字。
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const 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)
{}
int main()
{
Date d;
cout << d << endl;
return 0;
}用法大概就是这样
这样操作符重载时就能读取类中私有的类成员变量了
同时要注意的是在输出时一行中常常有多个流提取运算符因此我们需要一个返回值来将cout返回从而达到下面的效果
cout<<d<<endl ——cout<<endl
这样我们就可以完成流提取运算符的重载了流插入也是一样的
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;
cout << d << endl;
return 0;
}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。
使用时类似于友元函数
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)
{
_t._hour = hour;
_t._minute = minute;
_t._second = second;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};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。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。
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。
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
C++用得少随便看看吧
五. 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下一行他就会自动调用析构函数
举个例子
还是日期类我们这里的头文件内容和函数实现的源文件的内容就不写了想看的去文章找
就比如说在获取两个日期直接隔多少天时我们使用的是 - 的运算符重载
int main()
{
Date d1(2022, 3, 11);
Date d2(2022, 2, 1);
cout<<(d1 - d2)<<endl;
return 0;
}若是不进行其他操作我们也可以写作匿名对象
int main()
{
cout<<(Date(2022, 3,11) - Date(2022,2,28))<<endl;
return 0;
}除此之外只要是只使用一次的对象都可以写作匿名对象。