C++之类和对象

一：再谈构造函数

1.1 构造函数体赋值

1.2 初始化列表

1.3 explicit关键字

二. static成员

2.2 特性

三. 友元

3.1 友元函数

3.2 友元类

四：内部类

五：匿名对象

六. 再次理解类和对象

一：再谈构造函数

1.1 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。

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

private:
	int _year;
	int _month;
	int _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 。

1.2 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。

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

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

1. 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)

2. 类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：

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)

其他成员既可以在初始化链表中初始化，也可以在函数体内构造

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}

private:
	int _a;
};

class B
{
public:
	//初始化链表：初始化并定义
	//本质上可以理解为每个对象中定义的地方
	//初始化链表和构造函数可以混着用，但是能写初始化链表最好用初始化链表
	B(int a, int ref)
		:_aobj(a)
		,_ref(ref)
		,_n(10)
	{}

private:
	//声明，没有开空间
	A _aobj;
	int& _ref;
	const int _n;
};

3. 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初始化。

//初始化链表不管写不写，每个成员都会先走一遍
//1自定义类型，调用默认构造
//2内置类型，不做处理
//C11中补充的缺省值就是为初始化链表准备的

class Time
{
public:
	//先走初始化链表，再走函数体
	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;
}

4. 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

1.3 explicit关键字

构造函数不仅可以构造与初始化对象， 对于接收单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用 。接收单个参数的构造函数具体表现：

1. 构造函数只有一个参数

2. 构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余参数都有默认值

3. 全缺省构造函数

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}

	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

int main()
{
	A aa(1);//初始化构造

	A aa1(aa);//拷贝构造

	//隐式类型转换：A支持用一个int类型构造，单参数的构造支持隐式类型转换
	A aa3 = 3;
	//A aa5 = "11111" //error:常性字符串，aa5是可读可写的

	//A& aa4 = 3;//error：临时变量具有常性
	const A& aa4 = 3;

	return 0;
}

隐式转换的简单的应用：

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}

	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

typedef A STDateType;

class Stack
{
public:
	void Push(A aa)
	{
		//......
	}
private:
	STDateType* _a;
	int _size;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st1;

	//先创建一个A变量，再把这个变量铺设到栈中
	A a(1);
	st1.Push(a);

	//直接隐式转换
	st1.Push(1);
	
	return 0;
}

//多参数构造函数
class A
{
public:
	A(int a1, int a2)
		:_a1(a1)
		,_a2(a2)
	{}

private:
	int _a1;
	int _a2;
};

int main()
{
	A aa1(1, 2);//构造函数

	//逻辑和单参数类型转换类似
	//隐式类型转换
	A aa2 = { 1,2 };//隐式类型转换

	return 0;
}

上述代码可读性不是很好，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

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

class A
{
public:
	A()
	{
		++_scount;
	}

	~A()
	{
		--_scount;
	}
private:
	//声明可以给缺省值
	int _a1;//普通成员变量
	int _a2;
	//静态成员变量
	//不走初始化链表，初始化链表是初始化对象，静态成员不再对象里面，不走初始化链表

	static int _scount;
};

int A::_scount = 0;

int main()
{
	A aa1;
	
	cout << sizeof(aa1) << endl;

	return 0;
}

面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。

class A
{
public:
	A()
	{
		++ _scount;
	}

	A(const A& a)
	{
		++_scount;
	}

	~A()
	{
		--_scount;//有这个就是实时，还存在多少个对象，没有就是一共创建了多少个对象
	}

	static int GetAcout()
	{
		return _scount;
	}

private:
	int _a;
	static int _scount;//静态成员变量只能通过静态函数返回
};

int A::_scount = 0;

int main()
{
	cout << A::GetAcout() << endl;

	A aa;
	A aa1;
	A aa2 = aa1;

	cout << A::GetAcout() << endl;

	return 0;
}

2.2 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，所以友元不宜多用。

友元分为： 友元函数 和 友元类

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。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<<左侧
	ostream& operator<<(ostream& _cout)
	{
		_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

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friend关键字。

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 << endl;

	return _cout;
}

istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
	_cin >> d._year >> d._month >> d._day;

	return _cin;
}

int main()
{
	Date d;
	cin >> d;
	cout << d << endl;

	return 0;
}

说明:

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

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

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。

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B 是 A 的友元， C 是 B 的友元，则不能说明 C 时 A 的友元。

友元关系不能继承

class Time
{
	//声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中可以直接访问Time类
	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 SetTime(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0)
	{
		_t._hour = hour;
		_t._minute = minute;
		_t._second = second;
	}
	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

	Time _t;
};

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。

class A
{
public:
	class B //B天生就是A的友元
	{
	public:
		void foo(const A& a)
		{
			cout << k << endl;
			cout << a.h << endl;
		}
	};
private:
	static int k;
	int h;
};

int A::k = 1;

int main()
{
	A::B b;
	b.foo(A());
	return 0;
}

五：匿名对象

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;//有名对象，生命周期是当前作用域

	//不能这样定义对象，因为无法区分是函数声明还是对象定义
	//A aa1();

	//但是我们可以这样定义匿名对象，匿名对象的特点就是不用取名字
	//但是他的生命周期就只有这一行，我们可以看到下一行他就会自动调用析构函数
	A();

	A aa2(2);

	//匿名对象在这样的场景下就很好用
	Solution().Sum_solution(10);

	return 0;
}