C++類與對象深入之靜態(tài)成員與友元及內(nèi)部類詳解

更新時(shí)間：2022年06月10日 08:54:27 作者：Rookiep

朋友們好,這篇播客我們繼續(xù)C++的初階學(xué)習(xí)，現(xiàn)在對我們對C++的靜態(tài)成員，友元，內(nèi)部類知識點(diǎn)做出總結(jié)，整理出來一篇博客供我們一起復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí),如果文章中有理解不當(dāng)?shù)牡胤?還希望朋友們在評論區(qū)指出,我們相互學(xué)習(xí),共同進(jìn)步

一：靜態(tài)成員

靜態(tài)成員就是在成員變量和成員函數(shù)前加上關(guān)鍵字static，稱為靜態(tài)成員。C++里面盡量用靜態(tài)成員變量代替全局變量。

1.1：靜態(tài)成員分類

1?靜態(tài)成員變量:

所有對象共享同一份數(shù)據(jù)
在編譯階段分配內(nèi)存
類內(nèi)聲明，類外初始化

靜態(tài)成員函數(shù)

所有對象共享同一個(gè)函數(shù)
靜態(tài)成員函數(shù)只能訪問靜態(tài)成員變量

1.2：靜態(tài)成員變量

class Person
{
public:
	static int m_A; //靜態(tài)成員變量
private:
	static int m_B; //靜態(tài)成員變量也是有訪問權(quán)限的
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;
void test01()
{
	//靜態(tài)成員變量兩種訪問方式
	//1、通過對象
	Person p1;
	p1.m_A = 100;
	cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
	Person p2;
	p2.m_A = 200;
	cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份數(shù)據(jù)
	cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
	//2、通過類名
	cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
	//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有權(quán)限訪問不到
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

代碼解釋：上述代碼我們主要驗(yàn)證了利用兩種方式來訪問靜態(tài)成員變量，以及靜態(tài)成員變量屬于整個(gè)類，屬于類的所有對象

1.3：靜態(tài)成員函數(shù)

class Person
{
public:
	static void func()
	{
		cout << "func調(diào)用" << endl;
		m_A = 100;
		//m_B = 100; //錯(cuò)誤，不可以訪問非靜態(tài)成員變量
	}
	static int m_A; //靜態(tài)成員變量
	int m_B; // 
private:
	//靜態(tài)成員函數(shù)也是有訪問權(quán)限的
	static void func2()
	{
		cout << "func2調(diào)用" << endl;
	}
};
int Person::m_A = 10;
void test01()
{
	//靜態(tài)成員變量兩種訪問方式
	//1、通過對象
	Person p1;
	p1.func();
	//2、通過類名
	Person::func();
	//Person::func2(); //私有權(quán)限訪問不到
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

代碼解釋：上述代碼我們主要驗(yàn)證了利用兩種方式來訪問靜態(tài)成員函數(shù)，利用對象訪問和利用類名訪問，以及靜態(tài)成員函數(shù)只可以訪問靜態(tài)成員變量

??????:為什么不可以訪問非靜態(tài)成員？

??因?yàn)闆]有this指針

1.4：總結(jié)特性

靜態(tài)成員為所有類對象所共享，不屬于某個(gè)具體的類實(shí)例
靜態(tài)成員變量必須在類外定義，定義時(shí)不加static關(guān)鍵字
類靜態(tài)成員類名：：靜態(tài)成員或者對象.靜態(tài)成員來訪問
靜態(tài)成員函數(shù)沒有隱含的this指針，不可以訪問任何非靜態(tài)成員
靜態(tài)成員和類的普通成員也一樣，也有三種訪問權(quán)限，也可以有返回值。

1.5：試題示例

?實(shí)現(xiàn)一個(gè)類，計(jì)算程序中創(chuàng)建了多少個(gè)類對象

class A
{
public:
	A(){
		++_count1;
	}
	A(const A& aa){
		++_count2;
	}
	// 成員函數(shù)也可以是靜態(tài)，static成員函數(shù)沒有this指針
	static int GetCount1(){
		return _count1;
	}
	static int GetCount2(){
		return _count2;
	}
//private:
	// 靜態(tài)成員變量屬于整個(gè)類，所以類的所有對象
	static int _count1;
	static int _count2; // 聲明
};
// 定義
int A::_count1 = 0;
int A::_count2 = 0;
A Func(A a)
{
	A copy(a);
	return copy;
}
int main()
{
	A a1;
	A a2 = Func(a1);
	cout << a1._count1 << endl;
	cout << a2._count1 << endl;
	cout << a1._count2 << endl;
	cout << a2._count2 << endl;
	cout << A::_count1 << endl;
	cout << A::_count2 << endl;
	cout << a1.GetCount1() << endl;
	cout << a2.GetCount2() << endl;
	cout << A::GetCount1() << endl;
	cout << A::GetCount2() << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

1
1
3
3
1
3
1
3
1
3
請按任意鍵繼續(xù). . .

1.6：C++11成員初始化新玩法

class B
{
public:
	B(int b = 0)
		:_b(b)
	{}
	int _b;
};
class A
{
public:
	//A()//其實(shí)是編譯器自己生產(chǎn)的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)用缺省值初始化
	//	:a(10)
	//	, b(20)
	//	, p((int*)malloc(4))
	//{}
	void Print()
	{
		cout << a << endl;
		cout << b._b << endl;
		cout << p << endl;
		cout << n << endl;
	}
private:
	// 非靜態(tài)成員變量，可以在成員聲明時(shí)給缺省值。
	int a = 10;
	B b = 20;//單參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，支持隱式類型的轉(zhuǎn)換
	int* p = (int*)malloc(4);
	static int n;
	//非靜態(tài)成員變量定義在構(gòu)造函數(shù)
	//靜態(tài)在類外
};
int A::n = 0;
int main()
{
	A a;
	a.Print();
	system("pause");
	return 0;
}

二：友元

在程序里，有些私有屬性也想讓類外特殊的一些函數(shù)或者類進(jìn)行訪問，就需要用到友元的技術(shù)

友元的目的就是讓一個(gè)函數(shù)或者類訪問另一個(gè)類中私有成員

友元的關(guān)鍵字為friend

友元分為：

友元函數(shù)
友元類

友元的三種實(shí)現(xiàn)：

全局函數(shù)做友元

類做友元

成員函數(shù)做友元

2.1：全局函數(shù)做友元

??說明：友元函數(shù)可以直接訪問類的私有成員，它是定義在類外部的普通成員函數(shù)，不屬于任何類，但需要在類的內(nèi)部聲明，聲明的時(shí)候需要加friend關(guān)鍵字。

class Building
{
	//告訴編譯器 goodGay全局函數(shù) 是 Building類的好朋友，可以訪問類中的私有內(nèi)容
	friend void goodGay(Building * building);
public:
	Building(){
		this->m_SittingRoom = "客廳";
		this->m_BedRoom = "臥室";
	}
public:
	string m_SittingRoom; //客廳
private:
	string m_BedRoom; //臥室
};
void goodGay(Building * building){
	cout << "好基友正在訪問： " << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友正在訪問： " << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01(){
	Building b;
	goodGay(&b);
}
int main(){
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

代碼解釋：如上述代碼中，我們需要告訴編譯器 goodGay全局函數(shù) 是 Building類的好朋友，可以訪問類中的私有內(nèi)容

2.2：類做友元

友元類的所有成員函數(shù)都可以是另一個(gè)類的友元函數(shù)，都可以訪問另一個(gè)類的非公有成員。

友元關(guān)系是單向的，不具有交換性。
友元關(guān)系不可以傳遞。如果B是A的友元，C是B的友元，但是不可以說C是A的友元。

代碼示例：

class Building;
class goodGay
{
public:
	goodGay();
	void visit();
private:
	Building *building;
};
class Building
{
	//告訴編譯器 goodGay類是Building類的好朋友，可以訪問到Building類中私有內(nèi)容
	friend class goodGay;
public:
	Building();
public:
	string m_SittingRoom; //客廳
private:
	string m_BedRoom;//臥室
};
Building::Building(){
	this->m_SittingRoom = "客廳";
	this->m_BedRoom = "臥室";
}
goodGay::goodGay(){
	building = new Building;
}
void goodGay::visit(){
	cout << "好基友正在訪問" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友正在訪問" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01(){
	goodGay gg;
	gg.visit();
}
int main(){
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

代碼解釋：如上述代碼中，我們需要告訴編譯器告訴編譯器 goodGay類是Building類的好朋友，可以訪問到Building類中私有內(nèi)容

2.3：成員函數(shù)做友元

一個(gè)類的成員函數(shù)做另一個(gè)類的友元。

代碼示例：

class Building;//提前聲明
class goodGay
{
public:
	goodGay();
	void visit(); //只讓visit函數(shù)作為Building的好朋友，可以發(fā)訪問Building中私有內(nèi)容
	void visit2(); 
private:
	Building *building;
};
class Building
{
	//告訴編譯器  goodGay類中的visit成員函數(shù) 是Building好朋友，可以訪問私有內(nèi)容
	friend void goodGay::visit();
public:
	Building();
public:
	string m_SittingRoom; //客廳
private:
	string m_BedRoom;//臥室
};
Building::Building(){
	this->m_SittingRoom = "客廳";
	this->m_BedRoom = "臥室";
}
goodGay::goodGay(){
	building = new Building;
}
void goodGay::visit(){
	cout << "好基友正在訪問" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友正在訪問" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2(){
	cout << "好基友正在訪問" << building->m_SittingRoom << endl;
	//cout << "好基友正在訪問" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01(){
	goodGay  gg;
	gg.visit();
}
int main(){  
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

代碼解釋：如上述代碼中，我們需要告訴編譯器 goodGay類中的visit成員函數(shù) 是Building好朋友，可以訪問私有內(nèi)容

三：內(nèi)部類

3.1：概念

概念：如果一個(gè)類定義在另一個(gè)類的內(nèi)部，這個(gè)類就叫內(nèi)部類。注意此時(shí)的內(nèi)部類是一個(gè)獨(dú)立的類，它不屬于外部類。更不可以通過外部類的對象去調(diào)用內(nèi)部類。外部類對內(nèi)部類沒有任何的訪問權(quán)限。

??下面我們看一段代碼：

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

	// A不是B的友元
	/*void Print(const B& b)
	{
	b._b = 0;
	}*/
};
int A::k = 1;
int main()
{
	A aa;
	cout << sizeof(A) << endl;
	A::B bb;
	return 0;
}

代碼解釋：如上述代碼中，對于此處的內(nèi)部類，B天生就是A的友元，所以在B類中可以訪問A類的私有成員，但是A不是B的友元。如果內(nèi)部類是公有屬性的話，我們還可以實(shí)例化內(nèi)部類對象。