C++初阶——类和对象(下)

目录

1、再探构造函数——初始化列表

2、类型转换

3、static成员

4、友元

5、内部类

6、匿名对象

7、对象拷贝时编译器的优化(了解)

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1、再探构造函数——初始化列表

1. 构造函数初始化除了使用函数体内赋值，还有一种方式——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（初始值或表达式）。

2. 每个成员变量在都要走初始化列表，并且在初始化列表中只能出现一次。

3. 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。

4. C++规定，const成员变量，没有默认构造的类类型成员变量，必须在初始化列表中 显示初始化或者用缺省值初始化，引用成员变量，必须在初始化列表中 显示初始化，否则会编译报错，

由于这三个是定义的时就要求初始化，

所以语法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。

注意：实际上对象在定义时，成员变量空间就已经开好了，构造函数只是初始化，不是开空间。

5. 推荐使用初始化列表初始化，因为那些你不在初始化列表初始化的成员变量也会先走初始化列表，

6. 初始化列表中按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。

7. 无论是否显示写初始化列表，每个构造函数都有初始化列表；

无论是否在初始化列表显示初始化，每个成员变量都要走初始化列表初始化；

#include<iostream>
using namespace std;class Time
{
public:Time(int hour):_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;       // 没有默认构造的类类型成员变量int& _ref;          // 引用成员变量const int _n;   // const成员变量
};int main()
{int i = 0;Date d1(i);d1.Print();return 0;
}

#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用的// 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()
{Date d1;d1.Print();return 0;
}

#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();
}

答案：D，1   随机值，  初始化列表按成员变量声明顺序初始化

2、类型转换

1. C++支持内置类型 隐式类型转换为 类类型对象，需要有相关内置类型为参数的构造函数。

2. 构造函数前面加explicit就不再支持隐式类型转换。

3. 类类型的对象之间也可以隐式转换，需要有相应的构造函数。

#include<iostream>
using namespace std;class A
{
public:// explicit构造函数，就不再支持隐式类型转换// explicit A(int a1)A(int a1):_a1(a1){ }//explicit A(int a1, int a2)A(int a1, int a2):_a1(a1), _a2(a2){ }void Print(){cout << _a1 << " " << _a2 << endl;}int Get() const{return _a1 + _a2;}
private:int _a1 = 1;int _a2 = 2;
};class B
{
public:B(const A& a):_b(a.Get()){ }
private:int _b = 0;
};
int main()
{// 1构造一个A的临时对象，再用这个临时对象拷贝构造aa1// 编译器遇到连续构造+拷贝构造->优化为直接构造A aa1 = 1;aa1.Print();// aa2是临时对象的别名，此时临时对象的生命周期也随之改变const A& aa2 = 1;// C++11之后才支持多参数转化A aa3 = { 2,2 };// aa3隐式类型转换为b对象// 原理跟上面类似B b = aa3;const B& rb = aa3;return 0;
}

3、static成员

1. 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。

2. 静态成员变量为属于类而不是属于类的对象的共享数据，不存在对象中，存放在静态区。

3. 用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数，属于类，而不是对象

4. 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。

5.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。

6. 在类外，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。

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

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

// 实现⼀个类，计算程序中创建出了多少个类对象？
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:A(){++_scount;}A(const A& t){++_scount;}~A(){--_scount;}static int GetACount(){return _scount;}
private:// 类里面声明static int _scount;
};
// 类外面初始化
int A::_scount = 0;int main()
{cout << A::GetACount() << endl; // 0A a1, a2;A a3(a1);cout << A::GetACount() << endl; // 3cout << a1.GetACount() << endl; // 3// 编译报错：error C2248 : “A::_scount” :无法访问private成员(在“A”类中声明)//cout << A::_scount << endl;return 0;
}

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class Sum
{
public:Sum(){_sum += _i;++_i;}static int GetSum(){return _sum;}
private:static int _i;static int _sum;
};int Sum::_i = 1;
int Sum::_sum = 0;class Solution {public:int Sum_Solution(int n) {Sum a[n];return Sum::GetSum();}
};

4、友元

1. 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，并将其放到一个类中。

2. 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，不是类的成员函数。

3. 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。

4. 一个函数可以是多个类的友元函数。

5. 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。

6. 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。

7. 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C的友元。

8. 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;// 前置声明，否则A的友元函数声明编译器不认识B
class B;class A
{// 友元声明friend void func(const A& aa, const B& bb);
private:int _a1 = 1;
};class B
{// 友元声明friend void func(const A& aa, const B& bb);
private:int _b1 = 3;
};void func(const A& aa, const B& bb)
{cout << aa._a1 << endl; //  1cout << bb._b1 << endl; //  3
}int main()
{A aa;B bb;func(aa, bb);return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;class A
{// 友元声明friend class B;
private:void F() const{cout << "F" << endl;}int _a1 = 1;
};class B
{
public:void func1(const A& aa){cout << aa._a1 << endl; // 1aa.F(); // Fcout << _b1 << endl; // 3}
private:int _b1 = 3;
};int main()
{A aa;B bb;bb.func1(aa);return 0;
}

5、内部类

1. 如果一个类定义在另一个类的内部，这个内部的类就叫做内部类。

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。

2. 内部类默认是外部类的友元类，可以访问私有和保护成员，外部类无法访问内部类的私有成员

3. 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
{
public:class B // B默认就是A的友元{public:void foo(const A& a){cout << _k << endl;          // 1 OKcout << a._h << endl;        // 1 OK}};
private:static int _k;int _h = 1;
};int A::_k = 1;int main()
{// sizeof是当创建这个类型的一个对象（或变量）的时候，需要为它分配的空间的大小// sizeof会忽略static成员变量的大小cout << sizeof(A) << endl; // 4,A::B b;A aa;b.foo(aa);return 0;
}

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class Solution {
// 私有的内部类，专属
private:class Sum {public:Sum() {_sum += _i;++_i;}};
public:int Sum_Solution(int n) {Sum a[n];return _sum;}
private:static int _i;static int _sum;
};int Solution::_i = 1;
int Solution::_sum = 0;

6、匿名对象

1. 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。

2. 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的话，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;}
};int main()
{A aa1;// 不能这么定义对象，因为编译器无法识别是⼀个函数声明，还是对象定义//A aa1();// 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(1);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// 匿名对象Solution()Solution().Sum_Solution(10);return 0;
}

7、对象拷贝时编译器的优化(了解)

1. 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返回值的过程中可以省略的拷贝。

2. 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"的编译器还会进行跨行跨表达式的合并优化。