05.C++类和对象(下)

news2024/11/14 17:51:22

1.再探构造函数

之前我们实现构造函数时,初始化成员变量主要使用函数体内赋值,构造函数初始化还有一种方式,就是初始化列表,初始化列表的使用方式是以一个冒号开始,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。
每个成员变量在初始化列表中只能出现一次,语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地方
引用成员变量,const成员变量,没有默认构造的类类型变量,必须放在初始化列表位置进行初始化,否则会编译报错。
C++11支持在成员变量声明的位置给缺省值,这个缺省值主要是给没有显式在初始化列表初始化的成员使用的。
尽量使用初始化列表初始化,因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会走初始化列表,如果这个成员在声明位置给了缺省值,初始化列表会用这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值,对于没有显示在初始化列表初始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器,C++并没有规定。对于没有显式在初始化列表初始化的自定义类型成员会调用这个成员类型的默认构造函数,如果没有默认构造会编译错误。
初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进行初始化,跟成员在初始化列表出现的的先后顺序无关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持一致。
初始化列表的使用方式如下图:
在语法理解上 初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地方。
如果引用成员变量,const成员变量,没有默认构造的类类型变量没有在初始化列表初始化会出现什么问题呢?
对于引用成员变量:引用在定义时必须初始化,并且一旦初始化就不能再引用其他对象,由于语法理解上的认为初始化列表是每个变量定义初始化的地方,所以只能通过初始化列表来初始化。
对于 const 成员变量:由于 const 变量的值在其生命周期内不能被修改,所以它也必须在对象创建时就被初始化,同样只能在初始化列表中完成。
 
对于没有默认构造函数的类类型变量:如果一个类没有默认构造函数,那么就无法通过默认的方式来创建该类的对象。在这种情况下,要初始化此类类型的成员变量,就必须在初始化列表中明确指定构造函数及其参数来进行初始化。
 
综上所述,这几种类型的成员变量由于其自身的特性和限制,无法在构造函数体内进行赋值,而必须在初始化列表中进行初始化,以确保它们在对象创建时能够正确且唯一地被初始化。
C++11支持成员变量声明的位置可以给缺省值, 这个缺省值主要是给没有显式在初始化列表初始化的成员使用的
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		, _a2(_a1)
	{}
		void Print() {
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}
private:
	int _a2 = 2;
	int _a1 = 2;
};
int main()
{
	A aa(1);
	aa.Print();
}
上面代码在程序中的运行结果是什么()
A. 输出 1 1
B. 输出 2 2
C. 编译报错
D. 输出 1 随机值
E. 输出 1 2
F. 输出 2 1
大家可以根据最后一点初始化列表顺序那个来袭击判断一下!
答案和分析在最后揭晓!!!

2.类型转换

C++支持内置类型隐式类型转换为类类型对象,需要有相关内置类型为参数的构造函数。
构造函数前面加explicit就不再支持隐式类型转换。
类类型的对象之间也可以隐式转换,需要相应的构造函数支持。
如下图:
下图中引用也是隐式类型转换,但是必须得加上const,因为隐式类型转换要创建临时变量,而临时变量具有常性,所以要加上const 修饰,另外C++11之后支持多参数转化,但要使用花括号{}。
同样类类型的对象之间也可以隐式转换,但需要相应的构造函数支持。

3.static静态成员

static修饰的成员变量,称之为静态成员变量,静态成员变量一定要在类外进行初始化。
静态成员变量为所有类对象所共享,不属于某个具体的对象,不存在对象中,存放在静态区。
static修饰的成员函数,称之为静态成员函数,静态成员函数没有this指针。
静态成员函数中可以访问其他的静态成员,但是不能访问非静态的,因为没有this指针。
非静态的成员函数,可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。
突破类域就可以访问静态成员,可以通过类名::静态成员 或者 对象.静态成员 来访问静态成员变量和静态成员函数。
静态成员也是类的成员,受public、protected、private 访问限定符的限制。
静态成员变量不能在声明位置给缺省值初始化,因为缺省值是给构造函数初始化列表的,静态成员变量不属于某个对象,不走构造函数初始化列表。
如果要实现一个类,计算 程序中创建出了多少个类对象?
如上图, 静态成员也是类的成员,受public、protected、private 访问限定符的限制。
另外上面提到得几点都需要记住,都是掌握静态成员的关键。

4.友元

友元提供了一种突破类访问限定符封装的方式,友元分为:友元函数和友元类,在函数声明或者类声明的前面加friend,并且把友元声明放到一个类的里面。
外部友元函数可访问类的私有和保护成员,友元函数仅仅是一种声明,他不是类的成员函数。
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。
友元类中的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私有和保护成员。
友元类的关系是单向的,不具有交换性,比如A类是B类的友元,但是B类不是A类的友元。
友元类关系不能传递,如果A是B的友元, B是C的友元,但是A不是C的友元。
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。
类外的函数想要访问类里面的私有成员,就可以使用友元函数,如下图。
同样一个类要想访问另一个类的私有和保护成员变量,也可以使用友元类,如下图。

5.内部类

如果一个类定义在另一个类的内部,这个内部的类就叫做内部类。内部类是一个独立的类,跟定义在全局相比,他只是受外部类类域限制和访问限定符限制,所以外部类定义的对象中不包含内部类。
内部类默认是外部类的友元类。
内部类本质也是一种封装,当A类跟B类紧密关联,B类实现出来主要就是给A类使用,那么可以考虑把B类设计为A的内部类,如果放到private/protected位置,那么B类就是A类的专属内部类,其他地方都用不了。
如下图所示,B类是A类的内部类,但是受A类的类域限制。

6.匿名对象

用 类型(实参) 定义出来的对象叫做匿名对象,相比之前我们定义的 类型 对象名(实参) 定义出来的叫有名对象
匿名对象生命周期只在当前一行,一般临时定义一个对象当前用一下即可,就可以定义匿名对象。
如下图,定义aa1对象调用默认构造,然后A()和A(1)的生命周期只有一行,定义的时候调用默认构造,到下一行就会调用析构,然后定义aa2对象调用默认构造,main方法结束后,后定义的先析构,所以aa2先析构,再是aa1。

7.对象拷贝时的编译优化

现代编译器会为了尽可能提高程序的效率,在不影响正确性的情况下会尽可能减少一些传参和传返回值的过程中可以省略的拷贝。
如何优化C++标准并没有严格规定,各个编译器会根据情况自行处理。当前主流的相对新⼀点的编译器对于连续一个表达式步骤中的连续拷贝会进行合并优化,有些更新更"激进"的编译器还会进行跨行跨表达式的合并优化。
以下在编译器vs2022下运行
如上图所示,编译器为提高效率进行了优化
不同的编译器优化的情况不同,这里我们了解一下就行。

上面那道题目的答案是D。

因为初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进行初始化,跟成员在初始化列表出现的的先后顺序无关。所以_a2先初始化,但是_a2用_a1来初始化,此时_a1未初始化,是随机值,所以_a2被初始化为了随机值。

今天的内容就到这了!!!

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