C++类和对象（下部曲）

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
虽然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
 

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

初始化列表是每个成员定义的地方

注意：
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：因为引用必须初始化，那就需要在定义时初始化
    const成员变量：const成员不能被修改，在定义的时候就要给值，否则就不能给值了
    自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)：

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
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
 

3 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，还具有类型转换的作用
 

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
2. 虽然有多个参数，但是创建对象时只有第一个参数没有默认值，那么若没有使用explicit修饰，       具有类型转换作用

class Date
{
public:Date(int year, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day){}Date& operator=(const Date& d)//赋值重载-可以不写，默认生成够用{if (this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d(2);d = 2023;//发生类型转换return 0;
}

用整型2023去赋值给日期类对象，实际上会用2023去构造一个临时对象，再用这个临时对象去赋值日期类对象

但若用explicit修饰构造函数后，禁止了类型转换，会报错

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
 

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

累积创建了多少个对象：调用构造函数的次数+调用拷贝构造函数的次数

正在使用的还有多少个对象：调用构造函数的次数+调用拷贝构造函数的次数-调用析构函数的次数

对象创建会自动调用构造函数，若是对象是用已存在对象初始化地创建，那就会自动调用拷贝构造函数，对象生命周期结束了会自动调用析构函数，所以以上两种问题可以通过统计构造函数、拷贝构造函数、析构函数的调用次数轻松解决

class A
{
public:A(){n++;m++;}A(const A& a){n++;m++;}~A(){m--;}static int GetN()//没有了this指针，在类外可以用类名：：函数名直接调用，不用通过对象.函数名调用{return n;}static int GetM()//没有了this指针{return m;}
private:static int n;//累计创建的对象  静态成员变量属于所有A对象，属于整个类static int m;//正在使用的对象
};int A::n = 0;//在类外定义
int A::m = 0;int main()
{A a1;A a2;A a3(a1);A();//匿名对象，生命周期只在这一行cout << A::GetN() <<" "<<A::GetM()<< endl;cout << a1.GetN() << " " << a1.GetM() << endl;return 0;
}

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
 

在实际中若要重载operator<<，但是我们会发现没办法将operator<<重载成成员函数，因为ostream类型的对象要是第一个参数，但是在类的成员函数中，第一个参数是this指针，要是硬重载成为成员函数也是ok的，但是使用起来会非常别扭，比如：

class A
{
public:ostream& operator<<(ostream &out){out << _a << endl;return out;}
private:int _a=0;
};int main()
{A a;a << cout;return 0;
}

 是可以运行起来的，但是使用很别扭，所以我们要将operator<<重载成全局函数，这样两个参数的位置就可以由我们来分配了，但又会导致类外没办法访问成员，此时就需要友元来解决
 

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 A
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const A& a);friend istream& operator>>(istream& in, A& a);private:int _a=0;
};int main()
{A a;cin >> a;cout << a << endl;return 0;
}istream& operator>>(istream& in, A& a)
{in >> a._a;return in;
}ostream& operator<<(ostream& out,const A&a)
{out << a._a << endl;return out;
}

注意：

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，因为没有this指针
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
 

1  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私有成员
2  友元关系是单向的，不具有交换性
 比如现在有Time类和Date类，在Time类中声明Date类为其友元类，那么可以在Date类中可以直接
访问Time类的私有成员变量，但不可以在Time类中访问Date类中私有成员变量
3 友元关系不能传递
 如果C是B的友元， B是A的友元，不能说明C是A的友元
4 友元关系不能继承

class Time
{friend class Date;
public:Time(int hour = 1, int minute = 1, int second = 1):_hour(hour),_minute(minute),_second(second){}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day){}void TimeSet(int hour, int minute, int second){_t._hour = hour;//直接访问Time类的私有成员_t._minute = minute;_t._second = second;}
private:int _year;int _month;int _day;Time _t;
};

3 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，
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

内部类就是外部类的友元类

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 Print(const A&a){cout << i << endl;cout << a._m << endl;}};
private:static int i;int _m = 3;
};int A::i = 4;int main()
{A::B b;b.Print(A());return 0;
}

匿名对象
 

匿名对象的生命周期只有一行

匿名对象这样定义：

class A
{
private:int _a;
};int main()
{A();//匿名对象return 0;
}

平常我们要调用类的成员函数，需要先写一行创建类对象，然后再写一行用对象去调用

class A
{
public:void Print(){cout << _a << endl;}
private:int _a = 9;
};int main()
{A a;a.Print();return 0;
}

此时匿名对象的作用就体现出来了：
 

class A
{
public:void Print(){cout << _a << endl;}
private:int _a = 9;
};int main()
{A().Print();return 0;
}

 拷贝对象时的一些编译器优化

 在传参和传返回值的过程中，一般编译器会做一些优化，以减少对象的拷贝

以下面代码为示例：

class A
{
public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A(int a = 0)" << endl;}A(const A& a){_a = a._a;cout << "A(const A& a)" << endl;}A& operator=(const A& a){cout << "A& operator=(const A& a)" << endl;if (this != &a){_a = a._a;}return *this;}~A(){cout << "~A()"<<endl;}private:int _a;
};void f1(A aa)
{}A f2()
{A aa;return aa;
}

1 传值传参

int main()
{// 传值传参A aa1;//调用构造函数f1(aa1);//传值传参，调用拷贝构造（用已存在的对象去初始化地创建新对象）return 0;
}

 2 传值返回

A f2()
{A aa;//调用构造函数return aa;//aa作为局部变量出了函数作用域就销毁了，那么会生成一个临时变量（用aa去拷贝构造生成），返回的不是aa，是临时对象
}

int main()
{// 传值返回f2();return 0;
}

 

 

3 隐式类型

void f1(A aa)
{}

int main()
{// 隐式类型，连续构造+拷贝构造->优化为直接构造f1(1);return 0;
}

用整型1给A类对象aa传参，会发生隐式类型转换：

首先，会生成一个临时对象（用1去构造这个临时对象）

其次，用这个临时对象去拷贝构造aa

连续的步骤是：构造+拷贝构造

连续的构造，编译器会优化，直接合并成一步：构造

4 表达式传参

void f1(A aa)
{}

int main()
{// 一个表达式中，连续构造+拷贝构造->优化为一个构造f1(A(2));return 0;
}

 用匿名对象给A类对象aa传参：

首先，对匿名对象调用构造函数，初始化为2

其次，用匿名对象拷贝构造生成对象aa

连续的步骤：构造+拷贝构造

编译器做优化：直接合并为调用一次构造

 

 5

A f2()
{A aa;//调用构造函数return aa;//aa作为局部变量出了函数作用域就销毁了，那么会生成一个临时变量（用aa去拷贝构造生成），返回的不是aa，是临时对象
}

int main()
{// 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();return 0;
}

1 调用f2函数，首先创建对象aa，调用了构造函数

2  f2调用结束，要返回aa对象，要生成一个临时对象，用aa拷贝构造生成

3 临时对象带回返回值，临时对象拷贝构造对象aa2

连续的步骤：步骤2+3 即拷贝构造+拷贝构造

编译器优化：直接合并为调用一次拷贝构造

在aa销毁前，用aa拷贝构造aa2

6 

A f2()
{A aa;//调用构造函数return aa;//aa作为局部变量出了函数作用域就销毁了，那么会生成一个临时变量（用aa去拷贝构造生成），返回的不是aa，是临时对象
}

int main()
{A aa1;// 一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化aa1 = f2();return 0;
}

1 创建aa2，调用构造

2 调用f2函数，创建aa，调用析构

3 返回局部变量aa，先生成临时变量，aa拷贝构造临时对象

4 临时对象赋值给对象aa1

连续步骤：3+4 即拷贝构造+赋值重载

由于不属于一个派系，所以编译器无法优化

7

int main()
{A aa2 = 1;//类型转换return 0;
}

首先会用1去构造一个临时对象，再用这个临时对象去拷贝构造aa2

连续的构造+拷贝构造，编译器直接优化成：构造

 

 

8 

nt main()
{A aa3 = A(2);return 0;
}

首先用2去构造匿名对象，然后用它去拷贝构造aa3

连续的构造+拷贝构造，编译器直接优化为：构造

然后再调用析构函数，析构aa3对象