C++-类和对象（3）

1. 再谈构造函数

1.1 构造函数体赋值

我们在创建一个对象时，编译器会调用该对象的构造函数对该对象的成员进行初始化。

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 。

接下来介绍一种实用的初始化方式。

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:
	//成员变量的定义
	Date(int year, int month, int day)
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day)
	{}
private:
	//成员变量的声明
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	//对象的整体定义
	Date d(2024, 1, 9);
	return 0;
}

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)

引用必须在定义的时候初始化，所以需要的放到初始化列表。

const也必须在定义的时候初始化，因为const只有一次初始化的机会，所以需要的放到初始化列表。

需要注意的是，Date类有一个自定义类型的成员变量_a，_a它没有默认构造，因为没有给值，所以必须使用初始化列表进行初始化，如果_a有默认构造的话，就不需要使用初始化列表。

前面提到过的缺省值也是给初始化列表的，_year,_month,_day这三个成员变量是内置类型，所以如果不给缺省值，就是随机值。

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};
class Date
{
public:
	//成员变量的定义
	Date(int year, int month, int day)
		:_aa(10)
		, _n(1)
		,_ref(year)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	//成员变量的声明
	int _year=1;
	int _month=1;
	int _day=1;
	A _aa;
	const int _n;
	int& _ref;
};

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。

大家看下面这段代码会是什么结果？

A . 输出 1 1

B . 程序崩溃

C . 编译不通过

D . 输出 1 随机值

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();
}

答案是d，因为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，所以是_a2先进行初始化，那么此时的_a1还是一个内置类型,所以是随机值，那么_a2就会使用随机值进行初始化，此时的_a1才会使用1来初始化。

所以建议声明顺序和初始化列表顺序保持一致，避免出现理解问题。

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 。

1. 单参构造函数，没有使用 explicit 修饰，具有类型转换作用

2. 虽然有多个参数，但是创建对象时后两个参数可以不传递，没有使用 explicit 修饰，具

有类型转换作用

但是如果我们不想这个构造函数进行隐式类型转换的话，用 explicit 修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换 。

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。

假设我们想实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象，那么下面这段代码肯定是不行的，因为这个count只属于一个对象，所以结果只++了一次。

class A
{
public:
	A() { count++; }
	~A() { count--; }
	A(const A& x) { count++;}

private:
	int count = 0;
};
A fun()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	A aa;
	fun();
	return 0;
}

那么正确的方法就是将count定义为静态的成员变量。

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;
void TestA()
{
	cout << A::GetACount() << endl;
	A a1, a2;
	A a3(a1);
	cout << A::GetACount() << endl;
}

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

总结一下：静态成员函数和成员变量跟全局函数和全部变量差不多，只是在类里面，收到访问限定符和类域的限制，它的生命周期就是全局的，类似于一种封装。

【问题】

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？不能

2. 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

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)
	{}
// 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必须放在<<的左侧
	ostream& operator<<(ostream& _cout)
	{
		_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
		return _cout;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

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 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。

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;//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

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下面是一个函数声明，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 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;
}

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。

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;
}

总的来说：