C++入门篇——类与对象重点解析（下篇）

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：

（1）引用成员变量
（2）const成员变量
（3）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)
    :_a(a)
    {}
private:
    int _a;
};
class B
{
public:
    B(int a, int ref)
    :_aobj(a)
    ,_ref(ref)
    ,_n(10)
    {}
private:
    A _aobj;  // 没有默认构造函数
    int& _ref;  // 引用
    const int _n; // const
};

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。

class Time
{
public:
Time(int hour = 0)
:_hour(hour)
{
    cout << "Time()" << endl;
}
private:
    int _hour;
};
class Date
{
public:
    Date(int day)
{}
private:
    int _day;
    Time _t;
};
int main()
{
  Date d(1);
}

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();
}
A. 输出1  1
B.程序崩溃
C.编译不通过
D.输出1  随机值

答：

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:
// 1. 单参构造函数，没有使用explicit修饰，具有类型转换作用
// explicit修饰构造函数，禁止类型转换---explicit去掉之后，代码可以通过编译
explicit Date(int year)
    :_year(year)
    {}

/* 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
// explicit修饰构造函数，禁止类型转换
explicit Date(int year, 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);
// 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
    d1 = 2023;
// 将1屏蔽掉，2放开时则编译失败，因为explicit修饰构造函数，禁止了单参构造函数类型转换的作用
}

上述代码可读性不是很好，用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

1.4 隐式类型转换

我们先来看一个例子：

【注意】

在上面的代码中出现了一个经典的隐式类型转换，再将a的值赋给c时会先产生一个具有常属性（const）的临时变量，再将其赋值给c，所以第432行中代码属于经典的权限放大！所以我们在使用赋值运算来进行对象的实例化时也是同理。

A aa1 = 2;
//A& aa2 = 2；
const A& aa2 = 2；

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

重点：

1、单参数构造函数支持隐式类型转换

2、构造一天临时对象，再拷贝->编译器优化，同一个表达式连续步骤的构造，一般会被合二为一

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

6. 静态成员函数可以调用静态成员变量（都无this指针）

7. 静态成员函数无法调用非静态成员变量（非静态成员有this指针）

【问题】
1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

答：不可以，静态成员函数没有this指针！
2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

答：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：

1. 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
2. 友元函数不能用const修饰
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。
1. 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。
2. 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。
3. 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。

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;
}