前言：
本篇知识点：初始化列表、explicit关键字、static成员、友元、内部类、匿名对象、编译器的优化
专栏：C++初阶
目录
再谈构造函数
1️⃣构造函数体赋值
2️⃣初始化列表
explicit关键字
static成员
1.static概念
2.static特性
面试题
友元
友元函数
友元类
内部类
内部类概念
优化面试题
匿名对象
匿名对象和有名对象
拷贝对象时的一些编译器优化
知识点回顾：
示例(包含讲解)：
传值传参和传值返回
构造+拷贝构造
连续的拷贝构造
拷贝构造+赋值重载(无法优化)
再次理解类和对象
再谈构造函数
对于MyQueue 不需要写它的构造函数，编译器自动生成，会调用它的默认构造。
但是如果Stack类不提供默认构造给你，那就得实现显示调用，该怎么办呢？
有两种办法。
1️⃣构造函数体赋值
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};class Date
{
public:
Date(int year=2024, int month=1, int day=1)//构造函数初始化,只能初始化一次
//赋值
{
_year = year;//可以多次赋值
_year = 2023;
_year = 2021;
//...
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
2️⃣初始化列表
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{
}
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2024, 1, 1);
d1.Print();
return 0;
}执行如下：
💦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 Date
{
public:
//初始化列表是每个成员定义的地方
//不管你写不写，每个成员都要走初始化列表
Date(int year, int month, int day, int& i)
:_year(year)
, _month(month)
, _a(i)
, _refi(i)
,_x(100)//显示给值了
{
//赋值
//_day = day;
}
void func()
{
++_refi;
++_refi;
}
//private下面如果成员变量右边给了值，都叫做缺省值
private:
int _year;//每个成员声明
int _month;
int _day;
//C++11支持给缺省值，这个缺省值给初始化列表
//如果初始化列表没有显示给值，就用这个缺省值
//必须定义时初始化,也就是说以下这三个成员变量必须出现在初始化列表
const int _x=1;//如果显示给值了，就不用这个缺省值
int& _refi;
A _a;
};
//能用初始化列表就用初始化列表初始化
//有些场景还是需要初始化列表和函数体混着用
int main()
{
int n = 0;
Date d1(2023, 7, 28, n);
d1.func();
cout << n << endl;
return 0;
}执行：对_refi就是对着n操作
#include<iostream>
using namespace std;
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);
}执行：
explicit关键字
class A
{
public:
//explicit A(int i)
A(int i)
:_a(i)
{
cout << "A(int i):"<<i<< endl;
}
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const & aa)" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _a;
};
struct SeqList
{
public:
void PushBack(const A& x)
{
//...扩容
_a[_size++] = x;
}
size_t size() const
{
return _size;
}
//读
const A& operator[](size_t i)const
{
assert(i < _size);
return _a[i];
}
//读/写
A& operator[](size_t i)
{
assert(i < _size);
return _a[i];
}
private:
//C++11
A* _a = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
size_t _size = 0;
size_t _capacity = 0;
};
int main()
{
A aa1(1);
A aa2 = 2;
return 0;
}经过编译器优化之后，以下的两个代码是等价的：
A aa1(2);//直接构造 <==> A aa1 = 2
解析：
在早期的编译器中，当遇到下面的一行代码时,会处理成：用2调用A构造函数生成一个临时对象(tmp),再用这个对象(tmp)去拷贝构造aa1
A aa1 = 2;//先构造，再拷贝构造
上面的代码等价于下面这两步:
A tmp(2);
A aa2(tmp);
但是，C++支持单参数构造函数的隐式类型转换：
编译器会再优化，优化用2直接构造,所以当我们遇到像A aa1 = 2的式子时，实际上编译器已经转换成了A aa1(2)，这就叫隐式类型转换
同时在c++中,不想让隐式类型发生，就在构造函数前面加个explicit
在C语言中我们也讲了隐式类型转换：无论是值拷贝还是说加了引用的，都会生成临时变量的。
static成员
1.static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；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
2.static特性
- 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
代码如下：#include<iostream> using namespace std; class A { public: A() { ++n; ++m; } A(const A& t) { ++n; ++m; } ~A() { --m; } private: int a;//4 byte static int n; static int m; }; int main() { cout << sizeof(A) << endl; return 0; }
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
解析思路：当我们要计算A这个类，累计创建了多少个对象(用n表示)，正在使用的多少个对象(用m表示)以之前的知识，我们首先会在全局定义两个变量
经过以下代码验证之后，我们发现，如果定义全局的变量，会被外面随意修改
此时的话，我们试下把n和m定义在class A的private内，但是这样每一个对象在定义的时候，都会创建一个n和m，此时n和m是每一个对象的成员了，不是用来统计有几个对象，明显不能这样定义。
这时候如果被static修饰,这两个成员变量就位于静态区了,叫做静态成员变量,需要注意的地方有：
代码如下：
class A { public: private: int a;//4 byte static int n;//静态成员的声明 static int m;//静态成员的声明 }; //在类外面定义 int A::n = 0; int A::m = 0;还有要注意的；
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
静态成员变量被public修饰时:
代码如下：
include<iostream> using namespace std; class A { public: A() { ++n; ++m; } A(const A& t) { ++n; ++m; } ~A() { --m; } //private: static int n; static int m; }; // 静态成员变量的定义初始化 int A::n = 0; int A::m = 0; int main() { A aa1; cout << A::n << " " << A::m << endl;//1.通过类名突破类域进行访问 cout << aa1.n << " " << aa1.m << endl; //2.通过类对象突破类域进行访问 A* ptr = NULL; cout << ptr->n << " " << ptr->m;//3.通过空指针解引用成员突破类域 }当静态成员变量被private修饰时:
我们当然可以定义被public修饰的成员函数,然后此时被static修饰的两个静态成员n和m通过创建对象aa1,接着aa1.Print()就可以打印出对象的个数，
但如果我定义一个匿名对象，接着调用Print函数，这时候会多出一个n(累计创建的对象)，干扰打印的逻辑了。
我们可以借鉴上面静态成员变量突破类域的方式，引出我们静态成员函数的三种突破类域的方式
代码如下:
#include<iostream> using namespace std; class A { public: A() { cout << "A()" << endl; ++n; ++m; } A(const A& t) { ++n; ++m; } ~A() { --m; } //静态成员函数的特点:没有this指针 static int GetM() { return m; } static void Print() { //x++；//不能访问非静态，因为没有this cout << m << " " << n << endl; } private: //这样定义不行，这样的话每一个对象都有一个n和m， //int m; //int n; // 不符合题意，因为这是来统计对象个数的 //静态成员变量属于所有A对象,属于整个类 //声明 //累积创建了多少个对象 static int n; //正在使用的还有多少个对象 static int m; }; int A::n = 0; int A::m = 0; int main() { A aa; //三种突破类域的方式 A::Print();//通过类名调用静态成员函数进行访问 aa.Print();//通过实例化的对象调用成员函数进行访问 A* ptr = NULL; ptr->Print();//通过空指针调用静态成员函数进行访问 return 0; }
代码如下：
//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 #include<iostream> using namespace std; class A { public: static void Print() { cout << x++ << endl; } private: int x;//非静态成员变量 static int a;//静态成员变量 }; int main() { A x; x.Print(); }
答：不能 ， 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
答：可以。 因为静态成员函数和非静态成员函数都在类中，在类中不受访问限定符的限制。
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void Notstatic()
{
Print();//<-------非静态调用调用静态
}
//两种写法
static void Print()
{
cout << a << endl;
}
/*static int Print()
{
cout << a << endl;
return a;
}*/
private:
int x;//非静态成员变量
static int a;//静态成员变量
};
int A::a = 10;
int main()
{
A x;
x.Notstatic();
}执行：
面试题
#include<iostream>
using namespace std;
class Sum//定义一个名为Sum的类
{
public:
Sum()//构造函数，当创建Sum对象时自动调用
{
_ret +=_i;// 每次构造函数被调用时，将静态成员变量_i的当前值累加到静态成员变量_ret上
_i++; //紧接着递增静态成员变量_i的值
}
static int GetRet()//定义一个静态成员函数GetRet，用于获取静态成员变量_ret的值
{
return _ret;//直接返回静态变量_ret的值
}
private:
//定义两个静态私有成员变量
// 静态成员变量属于类，不是某个对象所有，而是所有对象共享，并且在整个程序生命周期内只初始化一次
static int _i;//初始化为1，每次构造函数调用时递增
static int _ret;// 初始化为0，用于累计构造函数调用次数
};
//对静态成员变量进行初始化(定义)
int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;
//定义另一个名为Solution的类
class Solution {
public:
// 定义成员函数Sum_Solution，接收一个整数参数n
int Sum_Solution(int n) {
Sum a[n];
return Sum::GetRet();
}
};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
友元函数
- 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
我们之前在：【C++初阶】第一站:C++入门基础(上) -- 良心详解-CSDN博客
简单了解过关于cout(流插入)，cin(流提取)的知识
现在我们来回顾一下：
在之前的印象中，当我们遇到关于内置类型(int,float,double等)，可以直接使用cout和cin进行输出和输入：
原因是什么呢，通过查阅资料可以发现：i 和 j 通过操作符重载间接实现了类似成员函数的功能。
cin是istream类型的对象，cout是ostream类型的对象
在C++中，内置类型是直接支持cout流插入<<和cin流提取>>，这并不是什么自动识别类型，是运算符重载和函数重载罢了，库里面支持把内置类型作为成员函数，重载了
这时候，我们创建Date类的一个自定义类型的对象，使用cout和cin输出和输入会发现编译错误：
我们可以看到，隐含的this指针，占据着这个流插入成员函数的第一个参数的位置，与main函数内调用的位置不相符，cout是ostream类型的对象，但是到了成员函数，第一个位置是Date*类型
既然它的位置不相符，那么我们可以这样写吗：
可以是可以，但是流插入的本质是:应该是对象流入到console里面去,而不是console流入到对象里 ，对于流提取同理
这时候我们把位于Date.h里原本成员函数的声明注释掉：
我们在全局定义一个<<重载的函数，定义成全局的声明,此时经过编译后，又引发了一个新问题：
面对这样的情况，该如何去纠正：
在类的外部要想访问内部私有成员，用友元声明:在类的公有和私有声明都可以
我们发现就可以编译通过了：
并且类型的顺序也是匹配的:
但是当咱们连续输出两个自定义对象的时候，编译就不会通过了，看下面解析：
这时候我们把.h里面的友元的返回值改成ostream&、全局声明和.cpp里面的返回值也改成一样：
对于流提取,并不能给声明加const:
总结：
内置类型，可以使用<<>>是因为函数重载加运算符重载
自定义类型使用的方式是重载这个流插入和流提取的运算符
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;
};
友元类
- 友元关系是单向的，不具有交换性。
- 友元关系不能传递
- 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;
};内部类
内部类概念
总结：1.B类 受A类域和访问限定符的限制，其实它们是两个独立的类
2.内部类默认就是外部类的友元 -- 内部类可以访问外部类，外部类不能访问类部类
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;
}执行：
优化面试题
求1+2+3+...+n_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)
class Solution {
class Sum {
public:
Sum()
{
_ret += _i;
_i++;
}
};
public:
int Sum_Solution(int n) {
Sum a[n];
return _ret;
}
private:
static int _i;
static int _ret;
};
int Solution::_i = 1;
int Solution::_ret = 0;匿名对象
#include<iostream>
using namespace std;
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;
}执行：
匿名对象和有名对象
例子
拷贝对象时的一些编译器优化
知识点回顾：
C++默认兼容C语言，默认生成的拷贝构造函数对内置类型会完成值拷贝（跟结构体拷贝一样）但是又规定自定义类型传值传参过程中，符合拷贝构造:拿一个以及存在的对象去初始化另一个对象
为什么要规定调拷贝构造?因为直接搞值拷贝，会有很大的问题，比如说像栈、顺序表、链表这样的类(析构两次)，对象里面可能还有一个指针指向一块空间，这时候就要完成深拷贝，那想让这个拷贝正确该怎么办呢，就要自己去写那个深拷贝
所以c++在这一块完成了完美的兼容，对于日期类就算要浅拷贝(不写，编译器默认生成的拷贝构造)，编译器有着个性化处理，对于栈要自己写深拷贝，对于日期类写不写都行
示例(包含讲解)：
比如下面这个例子中：传值传参引发了对象的拷贝，拷贝要调用拷贝构造，拷贝出aa1的副本aa，然后出了作用域aa先析构，回到main函数之后，出了作用域aa1再调析构
可以想象一下，假设我仅仅只想调用一下Print()有没有必要使用拷贝构造？没有吧。
我们要给这个形参加上引用，同时加上const，这样的话就不会引发拷贝，也保护了对象不可修改：
同时插播一下，这两者是有着显著区别的：
传值传参和传值返回
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;
return 0;
}对于析构的分析
对于f2()，仅此于f2(),我们分析一下析构：
第一次析构：在
f2函数内部，局部变量aa在return aa;语句处会触发一次析构。这是因为aa是f2函数的局部对象，当函数执行完毕时，局部对象的生命周期结束，因此会调用析构函数。第二次析构：
f2函数返回的是A类的一个对象，但由于它是通过值返回的，所以在f2()调用处会创建一个临时对象接收返回值。然而，由于这个临时对象在表达式结束之后没有被存储到任何地方，因此它也会在表达式（也就是f2() ）结束时立即被销毁，从而触发第二次析构。
构造+拷贝构造
一个表达式，连续的步骤里面，连续的构造会被合并
f1(1)：隐式类型，连续构造(构造函数)+拷贝构造->优化为直接构造
f1(A(2))：一个表达式中， 连续构造(构造函数)+拷贝构造->优化为一个构造
连续的拷贝构造
拷贝构造+赋值重载(无法优化)
//上文有A类的定义
A f2()
{
A aa;
return aa;
}
int main()
{
// 一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化
A aa1;
aa1 = f2();
cout << endl;
return 0;
}执行：
拷贝构造的aa，返回的临时拷贝，也就是回到main函数之后的那个临时对象(黄色字)，要等到赋值运算符重载完毕之后,才调的析构
再次理解类和对象
类和对象篇就此结束，接下来是内存管理。
🔧本文修改次数：0
🧭更新时间：2024年3月1日
