C++的第一道门坎:类与对象（三）

一.再谈构造函数

1.1构造函数体赋值

1.2初始化列表

1.3explicit关键字

二.static成员

2.1概念

编辑

2.2特性

三.友元

3.1友元函数

3.2友元类

4.内部类

一.再谈构造函数

1.1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;
};

在创建对象时，编译器可以通过调用构造函数，给对象中的各个成员变量一个合适的初始值。

但，这个过程并不能称之为初始化，只能称之为赋初值。

这是因为初始化只能有一次，但构造函数体内可以多次赋值。

1.2初始化列表

如何初始化呢？这就需要用到我们的初始化列表了。

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内的初始值或表达式。

作用是会将括号内的内容初始化给成员变量

	Date(int year, int month, int day)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{

	}

需要注意的是：初始化列表需要写在构造函数的函数体外面，参数列表的后面。

下面提几个注意点

1.在这里需要注意的是，有一些成员必须放在初始化列表内进行初始化

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（即没有不传参就可以用的构造函数）

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{

	}
private:
	int _a;
};
class B
{
public:
	B(int a,int ref)
		:_ref(ref)
		,_obj(10)
		,_i(a)
	{}
private:
	int& _ref;//无默认构造
	A _obj;//引用
	const int _i;//静态
};

在这里，它们都需要我们使用初始化列表来进行初始化。

2.初始化列表是怎么工作的呢？他是按照什么顺序给成员初始化的呢？

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		,_a2(_a1)
	{}
	void Print() {
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}
private:
	int _a2;
	int _a1;
};
int main()
{
	A a(1);
	a.Print();
	return 0;
}

猜一下，这段程序会打印出来什么东西？

我们发现，_a2正常打印了，但是_a1却是随机值，这是为什么呢？

这时因为初始化列表是按照声明顺序进行初始化的，也就是说，它会先初始化_a2，再初始化_a1，而由于_a2是用_a1初始化的，而_a1此时还没有初始化，因此_a2打印结果是随机值。

3.尽量使用初始化列表初始化，因为不管是否使用初始化列表初始化，对于自定义类型的成员，一定会优先使用初始化列表初始化。

class Time
{
public:
	Time(int hour = 0)
		:_hour(hour)
	{
		cout << "我用了初始化列表哦" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};
class Date
{
public:
	Date(int day)
	{}
private:
	int _day;
	Time _t;
};
int main()
{
	Date a(10);
	return 0;
}

在这段代码中，Date类中含有一个Time类的成员，但是并没有在构造函数中对Time类成员初始化或赋初值，那么这段代码会运行吗？运行结果是什么呢？

可以看到，虽然我们没有对Time类成员进行操作，依旧使用了初始化列表对其初始化。

1.3explicit关键字

构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于接收单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用。

class A {
public:
     A(int value) { 
        // 初始化代码
    }
};

void func(A a) {
    // 函数体
}

int main() {
    func(10);
    return 0;
}

在这段代码中，func函数中的调用了A类型的参数，但我们在main函数中传递了一个int类型的参数。但是这段代码是可以通过编译的，这时因为单个参数的构造函数具有隐式类型转换的作用。

可以从上图看出，单个参数是有类型转换的作用的，这里我们可以将整型的10隐式转化为A类型。

那么，如何禁止类型转换呢？

这就需要用到我们的explicit关键字了，它的作用是禁止隐式类型转换。

由于C++设计者认为多个参数的情况下隐式类型转换比较安全，所以一般都在单个参数的情况下使用。

在传递的是一个参数的前提下，我们可以使用explicit关键字，譬如以下场景：

构造函数只有一个参数
构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余参数都有默认值
全缺省构造参数

这里我们放出了两种上述情况，请大家注意，这里为了便于大家看就都没有注释掉，如果大家要复制到自己的编译器实践的话，需要注释掉一个。

class Date
{
public:
//注意，以下情况要注释掉一个。
	//1.只有一个参数
		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
	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;
};
int main()
{
	Date d1(2022);
	d1 = 2023;//实际编译器背后会用2023构造一个临时对象，最后用临时对象给d1对象进行赋值
}

注释掉一个的话，也会编译失败，这是因为我们使用了explicit关键字，我们无法将2023隐式转换为Date类型。

二.static成员

2.1概念

声明时加上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。

静态成员变量要在类外初始化。

做一道题：

现在我们实现一个类，要求计算程序中创建出了多少个类对象。

class A
{
public:
	A()
	{
		++_count;
	}
	~A()
	{
		--_count;
	}
	static int getcount()
	{
		return _count;
	}
private:
	static int _count;
};
int A::_count = 0;
int main()
{
	cout << A::getcount() << endl;
	A a;
	A b;
	cout << A::getcount() << endl;
	return 0;
}

2.2特性

静态成员存放在静态区，不属于某个具体的对象，是所有类对象共享的
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
类静态成员用类名::静态成员或对象.静态成员来访问
静态成员函数中没有隐含的this指针，不可用于访问类内的非静态成员。（没有this）
静态成员也受到访问限定符的限制

三.友元

友元是一种突破封装的方式，有时它很便利，有时会增加耦合度，从而破坏封装，所以友元不宜多用。

友元可分为：友元函数和友元类

3.1友元函数

如果我们尝试去重载operator<<操作符，就会发现一个问题，我们无法将其重载为成员函数。

为什么呢？我们根据代码来进行理解：

//<<有两个操作数，分别是cout和d1.
正常使用:cout<<d1;
//但是重载为成员函数，我们的第一个参数就是*this
//我们使用起来就要这么使用了:d1<<cout或者d1.operator<<(&d1,cout)
//这样是不符合我们的使用习惯的

那么，我们就只能将其实现在类外，那么就又产生了一个新的问题，我们应该如何访问类内的私有成员呢？

这就需要用到我们的friend了，friend是朋友的意思，既然都是朋友了，我用用你的私有物品也没关系的吧？

因此，被friend修饰的函数，可以访问到类内的私有成员

class Date
{
	//友元函数不受访问限定符的限定
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
	Date(int year, int month, int day)
		:_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._day >> d._month >> d._year;
	return _cin;
}

说明：

友元函数可以访问类的私有成员和保护成员，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
友元函数的调用和普通函数的调用原理是一样的

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，也都可以访问另一个类中的非共有成员。

下面我们用代码来实践一下：

//Time类
class Time
{
	//声明友元于B
	friend class Date; 
public:Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0)
	: _hour(hour)
	, _minute(minute)
	, _second(second)
{}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
//Date类
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;
};

友元类有以下性质：

友元关系是单向的，不具有交换性。
友元关系不具有传递性
友元关系不可继承

通俗的形容：你把我当朋友，但我不一定把你当朋友我把你当朋友；

你把他当朋友，但是我可能不喜欢他，我不会跟他做朋友。

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。

注意点：

内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
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。
sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。

我们可以用如下代码来实践：

class A
{
private:
	static int k;
	int h;
public:
	class B//B是A的友元
	{
	public:
		void foo(const A& a)
		{
			cout << k << endl;
			cout << a.h << endl;
		}
	};
};
int A::k = 1;//静态
int main()
{
	A::B b;
	b.foo(A());
	return 0;
}