1. 再谈构造函数

1.1 构造函数体赋值

1.2 初始化列表

1.3 explicit关键字

2. static成员

2.1 概念

2.2 特性

3. 友元

3.1 友元函数

3.2 友元类

4. 内部类

5.匿名对象

6.拷贝对象时的一些编译器优化

7. 再次理解类和对象

8.总结

1. 再谈构造函数

1.1 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。

class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
 {
     _year = year;
     _month = month;
     _day = day;
 }
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};

虽然上述构造函数调用之后，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 。

1.2 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。

class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
     : _year(year)
     , _month(month)
     , _day(day)
 {}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};

【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
const成员变量
自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

class A
{
public:
	A(int a=0)
	{
		_a = a;
	}
private:
	int _a;
};

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_N = 10;
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;  // 声明
	int _month;
	int _day;

	const int _N;  // const
	int& _ref;     // 引用
	A _aa;         // 没有默认构造函数的自定义类型成员变量
};

当出现了上面的情况时用初始化列表就能够解决：

class A
{
public:
	A(int a)
	{
		_a = a;
	}
private:
	int _a;
};

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day, int i)
		:_N(10)
		, _ref(i)
		, _aa(-1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;  // 声明
	int _month;
	int _day;

	const int _N;  // const
	int& _ref;     // 引用
	A _aa;  // 没有默认构造函数的自定义类型成员变量
};

不知道大家注意到没有，当我们使用初始化列表时，自定义类型会自动调用它的默认构造函数，可是它的默认构造函数是没有的，如果不按照初始化列表这样初始化，那编译器是会报错的，这样初始化就可以不用全缺省。

大家再来看这样一道题：

//第一种：
class Date
{
public:
    Date(const int* year, int month, int day)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
private:
   const int* _year;
    int _month;
    int _day;
};

//第二种：
class Date
{
public:
    Date(int* const year, int month, int day)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
private:
   int* const _year;

    int _month;
    int _day;
};

哪一种会报错？

采用这种方式修饰的话year本身就不可以改变，就只能够采用初始化列表。

//第二种：
class Date
{
public:
	Date(int* const year, int month, int day)
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day)
	{}

private:
	int* const _year;

	int _month;
	int _day;
};

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。

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();
}

上述程序的结果是啥？

是 1 1 吗？再想想，会有这么简单吗，再思考一下，提示一下：

初始化列表中的初始化顺序就是成员变量在类中声明次序。

那么我想你已经有了结果，既然类中初始化顺序是先_a2,后_a1,所以在初始化列表是先执行_a2(_a1)，再_a1(a)，所以_a2被初始化成了随机数，_a1就被初始化成了a( 1 ),我们可以自己运行起来结果：

1.3 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 。

class Date
{
public:
	 Date(int year=1, int month = 1, int day = 1)
	: _year(year)
	, _month(month)
	, _day(day)
	{}
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void Test()
{
	Date d1(2022);
	d1 = 2023;
}

用一个整形变量给日期类型对象赋值，实际编译器背后会用2023构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值，但是这样的可读性肯定太糟糕了，有什么处理办法吗？

这个时候就要用explicit关键字了，只要我们在构造函数前加一个explicit关键字，那么上面这种用法编译器会直接报错。

2. static成员

2.1 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。

面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。

class A
{
public:
	A() { ++_scount; }
	A(const A& t) { ++_scount; }
	//~A() { --_scount; }
	static int GetACount() { return _scount; }
private:
	static int _scount;
};
int A::_scount = 0;//静态成员变量在类外初始化
void TestA()
{
	cout << A::GetACount() << endl;
	A a1, a2;
	A a3(a1);
	cout << A::GetACount() << endl;
}

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

2.2 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

【问题】

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

回答：静态成员函数不可以调用非静态成员函数，由于静态成员函数没有this指针。非静态成员函数可以调用类的静态成员函数，可以用this指针调用。

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

3.1 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)
	{}
	ostream& operator<<(ostream& _cout)
	{
		_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
		return _cout;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1(2022, 12, 26);
	d1 << cout;
	return 0;
}

这里将operator<<重载成成员函数，但是用法却是不符合我们的常识的：以前我们用cout,是直接cout<<XXX ，但是这里由于this指针充当的是第一个参数，所以第一个参数必须的是我们创建的对象，那这样用就有点不符合我们用的习惯了，那有什么好的处理方法吗？

将operator<<重载成全局函数可行吗？如果将operator<<重载成全局函数，但是类外又没有办法访问成员，按照我们之前的学习可以用的方法有：自己实现在类中GetYear,GetMonth,GetDay；或者将成员变量的限定符改为public.但是这样用第一种方式处理就太麻烦了，第二种方式处理类的封装性又遭到了破坏，这里就可以用友元函数来处理了。不是说友元函数也会破坏封装性吗？话虽如此，但是用友元函数会比直接修改成员变量的限定符要好些。

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;
}

说明 :

友元函数可访问类的私有和保护成员，但友元函数不是类的成员函数
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

3.2 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。
比如下面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，在继承位置再给大家详细介绍。

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。

通俗的来说，外部类就是一个舔狗，内部类会默认成为外部类的友元类，但是外部类在不加友元声明时就不认识内部类。

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;//OK
			cout << a.h << endl;//OK
		}
	};
};
int A::k = 1;
int main()
{
	A::B b;
	b.foo(A());

	return 0;
}

5.匿名对象

我们直接来看一段代码：

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;
	// 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
	Solution().Sum_Solution(10);
	return 0;
}

其中需要注意的地方代码中都会有详细的注释。

6.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，减少对象的拷贝，这个在一些场景下还

是非常有用的。

例如下面这个程序：

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 f1(A aa)
{}
A f2()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	// 传值传参
	A aa1;
	f1(aa1);
	cout << endl;
	// 传值返回
	f2();
	cout << endl;
	// 隐式类型，连续构造+拷贝构造->优化为直接构造
	f1(1);
	// 一个表达式中，连续构造+拷贝构造->优化为一个构造
	f1(A(2));
	cout << endl;
	// 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();
	cout << endl;
	// 一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化
	aa1 = f2();
	cout << endl;
	return 0;
}

在不运行的时候你能知道结果吗？

其中大家或许会有问题，为啥f2( )这里会析构两次呢？

因为这里不仅将aa给析构了，还将临时变量给析构了（这里大家一定要注意）

7. 再次理解类和对象

现实生活中的实体计算机并不认识，计算机只认识二进制格式的数据。如果想要让计算机认识现实生活中的实体，用户必须通过某种面向对象的语言，对实体进行描述，然后通过编写程序，创建对象后计算机才可以认识。比如想要让计算机认识洗衣机，就需要：

1. 用户先要对现实中洗衣机实体进行抽象---即在人为思想层面对洗衣机进行认识，洗衣机有什么属性，有那些功能，即对洗衣机进行抽象认知的一个过程。
2. 经过1之后，在人的头脑中已经对洗衣机有了一个清醒的认识，只不过此时计算机还不清楚，想要让计算机识别人想象中的洗衣机，就需要人通过某种面相对象的语言(比如：C++、Java、Python等)将洗衣机用类来进行描述，并输入到计算机中。
3. 经过2之后，在计算机中就有了一个洗衣机类，但是洗衣机类只是站在计算机的角度对洗衣机对象进行描述的，通过洗衣机类，可以实例化出一个个具体的洗衣机对象，此时计算机才能洗衣机是什么东西。
4. 用户就可以借助计算机中洗衣机对象，来模拟现实中的洗衣机实体了。