C++類和對(duì)象補(bǔ)充
一. 再看構(gòu)造函數(shù)
我們之前已經(jīng)了解了構(gòu)造函數(shù)的基本內(nèi)容，那么這里我們將深入認(rèn)識(shí)構(gòu)造函數(shù)。
1.函數(shù)體內(nèi)賦初值
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
//可以進(jìn)行多次賦值，但一般不這么做
_year = 1;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
首先，對(duì)于構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)的賦值我們不能稱之為初始化。首先我們要理解：初始化只能初始化一次，而構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)可以多次賦值。那么對(duì)象成員變量的初始化是在什么時(shí)候進(jìn)行的呢？這就要接下來(lái)要介紹的初始化列表要做的事了。
2.初始化列表
初始化列表是以一個(gè)冒號(hào)開(kāi)始，接著是一個(gè)以逗號(hào)分隔的數(shù)據(jù)成員列表，每個(gè)"成員變量"后面跟一個(gè)放在括號(hào)中的初始值或表達(dá)式。其形式如下：
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;
};
幾點(diǎn)注意
1.每個(gè)成員變量在初始化列表中只能出現(xiàn)一次(初始化只能初始化一次)
2.類中包含以下成員，必須放在初始化列表位置進(jìn)行初始化：
（1）const成員變量：由于const變量初始化之后就不能更改，因此需在初始化列表進(jìn)行初始化。
（2）引用成員變量：引用成員變量只能作為一個(gè)變量的引用，一旦初始化，就不能再作為其他變量的引用，因此引用變量也只能再初始化列表初始化。
（3）自定義類型成員變量（沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)情況下）：由于沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)時(shí)，自定義類型變量是不能初始化的，此時(shí)程序也無(wú)法編譯，因此沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的自定義類型成員變量必須在初始化列表進(jìn)行初始化。
class B
{
public:
B(int i)
:_i(i)
{
}
private:
int _i;
};
class A
{
public:
A(int a, int& b, int bb)
:_a(a)
,_b(b)
,_bb(bb)
{
}
private:
const int _a;//const成員變量
int& _b;//引用成員變量
B _bb;//自定義成員變量
};
3.盡量使用初始化列表初始化，因?yàn)椴还苣闶欠袷褂贸跏蓟斜?，?duì)于自定義類型成員變量，一定會(huì)先使用初始化列表初始化。比如下面代碼的執(zhí)行結(jié)果：
class B
{
public:
B()
{
cout << "B()" << endl;
}
private:
int _i;
};
class A
{
public:
A(int a, int& b)
:_a(a)
,_b(b)
{
}
private:
const int _a;//const成員變量
int& _b;//引用成員變量
B _bb;//自定義成員變量
};
int main()
{
int n = 0;
A a1(0, n);
return 0;
}
可以看到，初始化列表中并沒(méi)有對(duì)自定義變量_bb初始化，但程序仍然調(diào)用了自定義類型的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。
4. 成員變量在類中聲明次序就是其在初始化列表中的初始化順序，與其在初始化列表中的先后次序無(wú)關(guān)，先想想下面的代碼運(yùn)行結(jié)果是什么：
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();
return 0;
}
可以看到的是，_a1為1，而_a2為隨機(jī)值，這是因?yàn)樵诔蓡T列表的聲明中，_a2先被聲明，_a1后被聲明，因此初始化列表中的順序是先_a2,后_a1。而一開(kāi)始_a1為隨機(jī)值，因此最終_a2為隨機(jī)值。
3.explicit關(guān)鍵字
我們知道，對(duì)于構(gòu)造函數(shù)，不僅可以構(gòu)造和初始化對(duì)象，對(duì)于單個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，還具有類型轉(zhuǎn)換的作用。
比如Date類：
class Date
{
public:
Date(int year)
:_year(year)
{}
explicit Date(int year)
:_year(year)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2020);
// 用一個(gè)整形變量給日期類型對(duì)象賦值
// 實(shí)際編譯器背后會(huì)用2019構(gòu)造一個(gè)無(wú)名對(duì)象，最后用無(wú)名對(duì)象給d1對(duì)象進(jìn)行賦值
Date d2 = 2021;//explict禁止隱式類型轉(zhuǎn)換，因此該句代碼運(yùn)行錯(cuò)誤
}
但是Date d2 = 2021；這樣的代碼可讀性不是很好，因此可以使用explicit關(guān)鍵字將這種隱式類型轉(zhuǎn)換禁止。
二.static成員
C語(yǔ)言中我們就接觸了static關(guān)鍵字，那么這個(gè)關(guān)鍵字修飾成員會(huì)怎么樣呢？
1.概念
聲明為static的類成員稱為類的靜態(tài)成員，用static修飾的成員變量，稱之為靜態(tài)成員變量；用static修飾的成員函數(shù)，稱之為靜態(tài)成員函數(shù)。像上面初始化列表中說(shuō)的，靜態(tài)的成員變量一定要在類外進(jìn)行初始化。
2.特性
靜態(tài)成員存儲(chǔ)在靜態(tài)區(qū)，為所有類對(duì)象所共享，不屬于某個(gè)具體的實(shí)例
靜態(tài)成員變量必須在類外定義，定義時(shí)不添加static關(guān)鍵字
類靜態(tài)成員即可用類名::靜態(tài)成員或者對(duì)象.靜態(tài)成員來(lái)訪問(wèn)
靜態(tài)成員函數(shù)沒(méi)有隱藏的this指針，不能訪問(wèn)任何非靜態(tài)成員；相對(duì)的，非靜態(tài)成員函數(shù)可以通過(guò)this指針訪問(wèn)靜態(tài)成員變量。
靜態(tài)成員和類的普通成員一樣，也有public、protected、private 3種訪問(wèn)級(jí)別，也可以具有返回值
接下來(lái)我們來(lái)看看一道題：
求1+2+3+…+n
題目描述：求1+2+3+…+n，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等關(guān)鍵字及條件判斷語(yǔ)句（A?B:C）。
這道題我們可以利用構(gòu)造函數(shù)，由于每次實(shí)例化對(duì)象，都會(huì)調(diào)用其構(gòu)造函數(shù)，因此我們可以實(shí)例化n個(gè)對(duì)象，每次初始化時(shí)計(jì)算求和即可；
class Sum
{
public:
//調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
Sum()
{
_sum += _i;
++_i;
}
//static修飾的成員函數(shù)，沒(méi)有隱含的this指針，只能訪問(wèn)靜態(tài)成員變量
static int GetSum()
{
return _sum;
}
private:
//static修飾的成員變量為所有定義出來(lái)的類對(duì)象共有
static int _i;
static int _sum;
};
//靜態(tài)成員變量的定義
int Sum::_i = 1;
int Sum::_sum = 0;
class Solution {
public:
int Sum_Solution(int n) {
Sum* p = new Sum[n];
return Sum::GetSum();
}
};
【注意】sizeof(類名)不計(jì)算靜態(tài)成員變量的大小。比如上述代碼中的sizeof（Sum）為1，是一個(gè)空類。
三.友元
友元分為友元函數(shù)和友元類，其提供了一種突破封裝的方式，有時(shí)提供了便利。但是友元會(huì)增加耦合度，破壞了封裝，所以友元不宜多用。
1.友元函數(shù)
首先如果我們要重載<<(流插入)運(yùn)算符，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)將其定義成類成員函數(shù)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)轭惓蓡T函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)為this指針，那么我們只能將這個(gè)函數(shù)定義在類外，但是這樣的話函數(shù)又不能訪問(wèn)類中的成員變量，那么這個(gè)時(shí)候要么在成員函數(shù)中實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)的方法，要么就使用友元函數(shù)，使其可以訪問(wèn)類中成員。即：
class Date
{
//用關(guān)鍵字friend在類中聲明函數(shù)為Date的友元函數(shù)
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year)
,_month(month)
,_day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day;
return out;
}
int main()
{
Date d1(2021, 10, 20);
cout << d1 << endl;
}
同理，cin也可以如此定義。
【說(shuō)明】
1.友元函數(shù)可訪問(wèn)類的私有和保護(hù)成員，但不是類的成員函數(shù)
2.友元函數(shù)不能用const修飾
3.友元函數(shù)可以在類定義的任何地方聲明，不受類訪問(wèn)限定符限制
4.一個(gè)函數(shù)可以是多個(gè)類的友元函數(shù)
5.友元函數(shù)的調(diào)用與普通函數(shù)的調(diào)用和原理相同
2.友元類
和友元函數(shù)相似，友元類可以訪問(wèn)另一個(gè)類的私有成員。比如下面代碼中，B作為A的友元類，可以訪問(wèn)A中的_a和_i。
class A
{
//聲明B為A的友元類，則在B中可以訪問(wèn)A中的成員
friend class B;
public:
A(int a)
:_a(a)
{
}
private:
int _a;
static int _i;
};
class B
{
public:
B(int b)
:_b(b)
{}
static int Count()
{
A::_i++;
return A::_i;
}
private:
int _b;
};
int A::_i = 0;
int main()
{
A a1(1);
B b1(1);
cout << b1.Count() << endl;
cout << b1.Count() << endl;
return 0;
}
需要注意，友元關(guān)系是單向的，不具有交換性，比如上述代碼中A不能訪問(wèn)B中的成員；友元關(guān)系不能傳遞，即B是A的友元，C是B的友元，但C不是A的友元，C就不能訪問(wèn)A中的私有成員。
四.內(nèi)部類
顧名思義，定義在另一個(gè)類中的類就是內(nèi)部類。注意此時(shí)這個(gè)內(nèi)部類是一個(gè)獨(dú)立的類，它不屬于外部類，更不能通過(guò)外部類的對(duì)象去調(diào)用內(nèi)部類。外部類對(duì)內(nèi)部類沒(méi)有任何優(yōu)越的訪問(wèn)權(quán)限。
內(nèi)部類就是外部類的友元類。注意友元類的定義，內(nèi)部類可以通過(guò)外部類的對(duì)象參數(shù)來(lái)訪問(wèn)外部類中的所有成員。但是外部類不是內(nèi)部類的友元。
class A
{
public:
class B//內(nèi)部類，是A的友元類
{
public:
//B可以直接訪問(wèn)A的成員
void Print(const A& a)
{
cout << a._a << endl;
cout << _i << endl;
}
};
A(int a)
:_a(a)
{}
private:
int _a;
static int _i;
};
int main()
{
A::B b1;//注意B的調(diào)用方式
A a1(1);
b1.Print(a1);
//但A的對(duì)象不能去訪問(wèn)B中的成員
a1.b1;//error
}
特性：
1.內(nèi)部類可以定義在外部類的public、protected、private都是可以的。
2.注意內(nèi)部類可以直接訪問(wèn)外部類中的static、枚舉成員，不需要外部類的對(duì)象/類名。
3.sizeof(外部類)=外部類，和內(nèi)部類沒(méi)有任何關(guān)系。比如上面的sizeof(A)為4。
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！
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