＜C++＞ 类和对象(下)

1.const成员函数

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

class A
{
public:void Print()  //这里隐藏了A* this指针{cout << _a << endl;}
private:int _a = 10;
};int main()
{const A aa;aa.Print();    //err对象含有与成员 函数 "A::Print" 不兼容的类型限定符//&aa的类型const A*   Print是A*this指针，  权限被放大了，所以会报错return 0;
}

上述代码，aa.Print()报错，因为A是一个const类，无法调用const类中的非const函数

改写代码：

//改写
class A
{
public:// const修饰*this// this的类型变成了 const A* this// 内部不改变成员变量的成员// 最好加上constvoid Print() const //这里隐藏了A* this指针{cout << _a << endl;}
private:int _a = 10;
};void Func(const A& d)
{d.Print();
}int main()
{const A aa;aa.Print();  //可以调用   Func(aa);return 0;
}

const类中的函数加上const，即变为const成员函数，aa就可以调用了。

总结：

1.const对象可以调用const成员函数，不能调用非const成员函数
2.非const对象可以调用const成员函数，也可以调用该非const成员函数
3.const成员函数不能调用非const成员函数
4.非const成员函数可以调用其他const成员函数

const和[]重载

class Array
{
public:int& operator[](int i) {return a[i];}private:int a[10];int size;
};void func(const Array& a)
{for (int i = 0; i < 10; i++){cout << a[i] << endl;    //err报错}
}int main()
{Array a;for (int i = 0; i < 10; i++){a[i] = i;}for (int i = 0; i < 10; i++){cout << a[i] << " ";  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9}cout << endl;func(a);return 0;
}

类中没有写const类型的[]，我们需要在类中添加const类型的[]重载

注意：const成员函数，返回值也必须是const类型

2.静态成员

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

实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象

int count = 0;class A
{
public:A(int a = 0){++count;}A(const A& aa){++count;}
};void func(A a)
{
}int main()
{A aa1;A aa2(aa1);func(aa1);A aa3 = 1;count++;count++;count++;cout << count << endl;return 0;
}

编译错误，count未定义

使用静态成员变量解决

这里访问都是因为count是private无法访问

添加静态成员函数访问静态成员变量

class A
{
public:A(int a = 0){++count;}A(const A& aa){++count;}// 静态成员函数 -- 没有this指针static int GetCount(){// _a++; // 不能直接访问非静态成员return count;}// 不属于某个对象，所于所有对象，属于整个类private:static int count;  // 声明，不可以在这里初始化，count是公有的int a = 0;
};int A::count = 0; // 定义初始化int main()
{A aa1;  A aa2(aa1);   //拷贝构造A aa3 = 1;A aa4[10];//cout << A::count << endl;  //count必须为public才能访问//cout << aa2.count << endl; //err//cout << aa3.count << endl; //err//A* ptr = nullptr;//cout << ptr->count << endl;  //err//A aa;//cout << aa.GetCount()-1 << endl;   //为了调用函数而创建一个对象，//因此我们设置一个静态成员函数，静态成员函数没有this指针，可以使用类名直接访问 A::GetCount()cout << A::GetCount() << endl;return 0;
}

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

静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？ 不可以

非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？ 可以

3.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

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放在<<的左侧ostream& operator<<(ostream& _cout){_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;return _cout;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2023, 1, 1);cout << d1 << endl;   //err  没有与这些操作数匹配的<<运算符return 0;
}

解决方法就是将operator放在全局。

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;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;
}

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

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

class Time
{friend class Date; // 声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就直接访问Time类中的私有成员变量
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;
};

4.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。

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;  //定义内部类b.foo(A());return 0;
}

5.匿名对象

概念：匿名对象是指在使用一个类的成员函数或者构造函数时，不需要显式地给对象起一个名字而直接创建的对象。这个对象没有任何名字，也没有被任何变量所引用，所以它通常被称为匿名对象。

例如，假设有一个类 Person：

class Person {
public:void sayHello() {std::cout << "Hello!" << std::endl;}
};

我们可以通过创建一个匿名对象来调用它的成员函数：

Person().sayHello();

在这个例子中，我们直接调用 Person 的构造函数来创建一个匿名对象，并且在它上面立即调用 sayHello 函数。由于匿名对象没有名字，所以我们只能在创建它时使用它，而不能在其他地方再次使用它。

另外需要注意的是，由于匿名对象没有被任何变量所引用，所以它的生命周期是非常短暂的，它会在执行完语句后立即被销毁。因此，在使用匿名对象时需要注意它的生命周期和对象状态的正确性。

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;// 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// 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cout << Solution().Sum_Solution(10) << endl;re

6.拷贝对象时的编译器优化

在传参和传返回值的过程中，一般编译器会做一些优化，减少对象的拷贝，这个在一些场景下还是非常有用的。

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;}private:int _a;
};void func1(A aa)
{
}void func2(const A &aa)
{
}

构造+赋值拷贝 -> 优化为直接拷贝

直接拷贝构造，无需优化

构造+拷贝构造 -> 优化为直接构造

构造+拷贝 ->优化为直接构造

int main()
{A aa1;// 加引用就没有优化了，因为引用是别名，没有拷贝// func2(aa1);// func2(2); // 如果func2的参数不是const类型，会出现报错。aa1会创建一个临时对象，这个对象具有常属性，所以func2的参数要设置为const// func2(A(3));return 0;
}

加上引用就没有优化了，因为引用是别名，不用拷贝

A func3()
{A aa;  //构造return aa;  //拷贝构造
}A func4()
{return A();
}int main()
{func3();  //不会优化，因为函数体里面有多个表达式，编译器无法优化A aa1 = func3();  //构造 + 拷贝构造 + 拷贝构造 -> 优化为一个拷贝构造func4();   //构造+拷贝构造 -- 优化为拷贝构造A aa2 = func4();  //构造 + 拷贝构造 + 拷贝构造 -> 优化为一个拷贝构造 return 0;
}

对象返回 总结：
1、接收返回值对象，尽量拷贝构造方式接收，不要赋值接收(赋值是已经定义了对象，在赋值，编译器无法优化)
2、函数中返回对象时，尽量返回匿名对象
函数传参 总结：尽量使用const &传参