C++学习————第七天（初始化列表、static，友元，内部类）

今天已经是C++学习第七天，希望这篇文章能够给大家带来更多的帮助，相应文章都放在C++学习专栏里面。

C++学习————第五天（构造函数析构函数拷贝构造函数）-CSDN博客

C++学习————第六天（运算符重载 const成员取地址）-CSDN博客

大家可以先看看前面的，然后看这篇会有更好的了解。

1. 再谈构造函数

1.1 构造函数体赋值

1.2 初始化列表

概念：

特性：

1、对于特性2的解释

a、自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

b、类的cons成员变量：

c、引用成员变量：

d、注意： _size 既可以在函数体中初始化，也可以在初始化列表中初始化

2、对于特性3的解释

3、关于特性4的说明

4、隐式类型转换和expilict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

4.1、概念

4.2、特性

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。

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

概念：

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。（注意在函数体的初识化和初始化列表不相同）

特性：

【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a、b、c以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：

a 自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)
b 引用成员变量
c const成员变量

* 除abcyi成员既可以在初始初始化列表中初始化，也可以在函数体中初始化

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，没有默认构造则编译报错

* 内置类型如果有缺省值，用缺省值，没有的话，看编译器。

* 缺省值就是给初始化列表用的

* 先走初始化列表 + 再走函数体。

* 实践中：尽可能先使用初始化列表初始化，不方便再使用函数体初始化。

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。

1、对于特性2的解释

#include <iostream>
using namespace std;

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	//Stack(size_t capacity = 3) //默认构造
	Stack(size_t capacity)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}

	// 其他方法...
	~Stack()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};

class MyQueue
{
public:
	//此时stack不具备默认构造，MyQueue也无法生成默认构造。
	// 初识化列表
	// 格式 冒号：开始，逗号分割
	// 初始化对象可以理解为每个对象中成员定义的地方
	//所有的成员，你可以在初始化列表或者函数体内初始化。
	// 但是1、引用 2、const 3、没有默认构造的自定义类型成员（必须显示传参调构造）

	//MyQueue(int n)
	MyQueue(int n = 20, int& rr)
		: _pushst(n)
		, _popst(n)
		, _size(0)   
		, _x(1)
		, _ref(rr)
	{
		//_size = 0;
	}
private:
	// 声明
	Stack _pushst;
	Stack _popst;
	int _size;    //_size 既可以在函数体中初始化，也可以在初始化列表中初始化
	const int _x; //const 成员变量必须在定义时初始化
	int& _ref;   //引用成员变量 必须在定义时初始化

};

int main()
{
	int xx = 0;

	MyQueue q1(10, xx);
	MyQueue q2; 

	return 0;
}

a、自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

如果不赋值的话：（即stack不提供默认构造）

由于此时数据成员“MyQueue::_popst”不具备相应的默认构造函数或重载解决不明确，因此已隐式删除函数。此时stack不具备默认构造，MyQueue也无法生成默认构造。

解决办法：使用初始化列表

b、类的cons成员变量：

上述原因：因为cons成员变量其只有一次初识化的机会，就只有在定义的时候。

c、引用成员变量：

d、注意： _size 既可以在函数体中初始化，也可以在初始化列表中初始化

2、对于特性3的解释

当我们把stack 又改为默认构造函数，经过调试我们发现，初始化列表，不管写不写，每个成员变量都会走一遍。

对于 内置类型，我们也可以用缺省值（）

缺省值不仅仅可以给内置类型

总的代码演示：

class MyQueue
{
public:
	// 经过调试我们发现，初始化列表，不管写不写，每个成员变量都会走一遍。
	// 自定义类型的成员就会调用默认构造（没有默认构造则编译报错）
	// 内置类型有缺省值，用缺省值，没有的话，看编译器
	// 先走初始化列表 + 再走函数体
	/*MyQueue()
	{
		_size = 0;
	}*/

	/*MyQueue()
	{}*/

	MyQueue()
		: _size(1)
	    , _ptr((int*)malloc(40))
	{
		memset(_ptr, 0, 40);
	}

private:
	// 声明
	Stack _pushst;
	Stack _popst;

	int _size = 0; //缺省值，给初始化列表用的
	const int _x = 10;
	
	int* _ptr;

};

3、关于特性4的说明

当给a传值1的时候：

第一种情况：先找声明中的_a2，给_a2赋值_a1，此时_a1无赋值情况，则_a2为随机值，然后再找声明中的_a1，_a1赋值为a.

第二种情况：先找声明中的_a2，给_a2赋值a，然后再找声明中的_a1，_a1赋值为_a1，此时_a1无赋值情况，则_a1为随机值

4、隐式类型转换和expilict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 A
{
public:
	//单参数构造函数
	//explicit A(int a)
	A(int a)
	:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	
	//多参数构造函数
	A(int a1, int a2)
	:_a(0)
	,_a1(a1)
	,_a2(a2)
	{}
	
	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}	
private:
	int _a;
	int _a1;
	int _a2;
};
	
int main()
{
	A aa1(1);
	// 拷贝构造
	A aa2 = aa1;
	
	 **隐式类型转换**
	1.内置类型转换为自定义类型
	2.构造一个A的临时对象，在用这个临时对象拷贝构造aa3
	3.编译器遇到连续构造 + 拷贝构造 -> 优化为直接构造
	A aa3 = 3;

	raa 引用的是类型转换中用3构造的临时对象 
	const A& raa = 3;
		
	A aaa1(1, 2);
	A aaa2 = { 1, 2 };
	const A& aaa3 = { 1, 2 };
	
	return 0;
}

用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换

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
}

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

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，静态成员变量没有生命周期。
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

class A
{
public:
	A() { ++_scount; }
	A(const A& t) 
	{
		GetACount(); //非静态的可以访问静态的

		++_scount; 
	}
	~A() 
	{ 
		//--_scount;  //减去创建的临时变量
	}
	// 没有this指针，只能访问静态成员
	static int GetACount() //静态成员函数
	{
		return _scount; 
	}

private:
	//声明
	int _a1;
	int _a2;

public:
	// 静态区，不存在对象中
	// 不能给缺省值，因为缺省值是给初始化列表
	// 他在静态区，不在对象中，不走初始化列表
	// 属于所有整个类，属于所有对象
	static int _scount;
};

int A::_scount = 0; //静态成员变量的定义，需要定义在全局中

A func()
{
	A aa4;
	return aa4;
}

int main()
{
	A aa1;
	cout << sizeof(aa1) << endl;

	/*aa1._scount++;
	cout << A::_scount << endl;*/

	//  统计A 类型的对象创建多少个
	A aa2;
	A aa3(aa1); // 3

	func();  // 4
	cout << A::_scount << endl;

	cout << A::GetACount() << endl;

	return 0;
}

这里有一道题目给大家熟悉stack用法：求1+2+3+...+n_牛客题霸_牛客网

代码解析：

// 从1加到n
//用静态成员变量来做
//调用n次构造函数
class Sum {
public:
	Sum()//每构造一次就调用一次
	{
		_ret += _i;
		_i++;
	}
	static int Getret()
	{
		return _ret;
	}

private:
	static int _i;
	static int _ret;
};

int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;

class Solution {
public:
	
	int Sum_Solution(int n) {
		Sum arr[n];// //定义n个sum对象 n次构造

		return Sum::Getret();
	}
};

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？不可以（没this指针不能访问内部成员）
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

注意：

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

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;
}

3.2、友元类

友元类的所有成员函数都可是另一个类的友元函数，都可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。
2、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。
3、友元关系不能传递
4、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。
5、友元关系不能继承，在继承位置再给大家详细介绍。

class Time
{
	//声明 Date 是time的友元
	// 意味Date可以访问time的私有，但是time不可以访问Date的私有
	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;

	//friend class Date; //也可声明最下面，没有次序要求
};
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

4.1、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。

4.2、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:
	void func()
	{}

	//内部类
	//A和B是平行的类，独立的类，放到A里面
	//仅仅收到类域限制
	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;
	};

};

int A::k = 1;

int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl; // -> 4

	A a1;
	//B b1;//不可以，因为找不到
	A::B b1;

	return 0;
}

若有错误的地方，请指出，谢谢你的支持