C++类和对象 - 下【匿名对象，友元，static成员】

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再探构造函数

类型转换

static成员

友元

内部类

匿名对象

对象拷⻉时的编译器优化

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⽰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。对于没有显⽰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。

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。

像栈这种，如果想传参数过去初始化，那就必须用初始化列表进行初始化。

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⽰在初始化列表初始化的成员使⽤的。

当初始化列表内没有显⽰初始化，初始化列表会使用缺省值初始化。

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。

下⾯程序的运⾏结果是什么（）

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

#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();
}

是按照成员变量的顺序，进行初始化的，_a1现在没有被初始化，所以是随机值。

再到a1初始化的时候，初始化为a的值。

答案是：D

1和随机值

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。

这个1会生成一个A的临时对象，然后再拷贝给aa1

经过编译器的优化，编译器遇到连续构造+拷⻉构造->优化为直接构造

下面我们可以看到，没走拷贝构造。

运行结果：

这1会生成引用的临时对象，前面会有个const，直接构造给aa2那不就是权限放大吗。

加个const就行了

如果我们不需要类型转换，可以在前面加explicit。

多参数的对象，会找到多参数的成员函数，直接构造。

假设我们有一个栈，我们可以直接用类型转换进行入栈了。

内置类型 -> 自定义类型的转换
自定义类型 -> 自定义类型转换

代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	// 构造函数explicit就不再⽀持隐式类型转换
	// explicit A(int a1)
	A(int a1)
		:_a1(a1)
	{
		cout << "构造函数:A(int a1)" << endl;
	}

	//拷贝构造
	A(const A& d)
		:_a1(d._a1)
		, _a2(d._a2)
	{
		cout << "拷贝构造:A(const A& d)" << endl;
	}

	void Print()
	{
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}

	A(int a1, int a2)
		:_a1(a1)
		, _a2(a2)
	{
		cout << "构造函数:A(int a1,int a2)" << endl;
	}
	int Get() const
	{
		return _a1 + _a2;
	}

private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 99;
};

class B
{
public:
	B(const A& a)
		:_b(a.Get())
	{}
private:
	int _b = 0;
};

class Stack
{
public:
	void Push(const A& aa)
	{}
//...
};
// 内置类型 -> 自定义类型的转换
// 自定义类型 -> 自定义类型转换
int main()
{
	// 1构造⼀个A的临时对象，再⽤这个临时对象拷⻉构造aa3
	// 编译器遇到连续构造+拷⻉构造->优化为直接构造
	/*A aa1 = 1;
	aa1.Print();

	const A& aa2 = 1;*/

	A aa3 = { 2,2 };
	const A& aa4 = { 1,1 };

	//栈
	Stack st;
	/*A aa5(5);
	st.Push(aa5);*/
	st.Push(5);

	/*A aa6(6,6);
	st.Push(aa6);*/
	st.Push({ 6,6 });

	// aa3隐式类型转换为b对象
    // 原理跟上⾯类似
	B b = aa3;
	const B& rb = aa3;

	return 0;
}

static成员

⽤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。
⽤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。

⽤static修饰的成员变量，就是静态成员变量，静态成员变量必须要在类外进行初始化。

class Date
{
public:
	Date(int& x, int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
	}
private:
	int _year;
	int _month;

	//静态成员变量
	static int _day;

};

//必须要在类外进行初始化
int Date::_day = 10;

int main()
{
	Date d1();
	return 0;
}

⽤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。


class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(10)
		,_month(7)
	{
	}
	//静态成员函数
	const int Print() 
	{
		return _day;
	}

private:
	int _year = 12;
	int _month = 6;

	//静态成员变量
	static int _day;

};

//必须要在类外进行初始化
int Date::_day = 10;

void fun()
{
	//如果是一个函数的话我们用，对象.静态成员函数，还要创建一个对象太麻烦了。
	
	//可以使用类名::静态成员函数
	cout << Date::Print << endl;
}

int main()
{
	Date d1;
	//对象.静态成员函数
	cout << d1.Print() << endl;

	return 0;
}

静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制。

静态的成员所有类都能进行访问，但还是会受到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。

我们可以看到已经报错了。

代码：

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(10)
		,_month(7)
	{
	}
	//静态成员函数
	const int Print() 
	{
		return _day;
	}

private:
	int _year = 12;
	int _month = 6;

	//静态成员变量
	static int _day;
	//static int _day = 10;

};

//必须要在类外进行初始化
int Date::_day = 10;

void fun()
{
	//如果是一个函数的话我们用，对象.静态成员函数，还要创建一个对象太麻烦了。
	
	//可以使用类名::静态成员函数
	cout << Date::Print << endl;
}

int main()
{
	Date d1;
	//对象.静态成员函数
	cout << d1.Print() << endl;

	return 0;
}

求1+2+3+...+n_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

代码：

#include <type_traits>
class add{
public:
   //构造函数
   add()
   {
       //每调用一次，d2都会加d1
       d2 = d2 + d1;
       d1++;
   }
   //静态成员函数
   static int tab()
   {
      return d2;
   }
private:
//静态成员
 static int d1;
 static int d2;
};
//静态成员初始化d1和d2
int add::d1 = 1;
int add::d2 = 0;
 
class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        //这里的n，是有n个对象，每个对象都会调用构造函数
        add ss[n];
        //返回d2的值
        return add::tab();
    }
};

设已经有A,B,C,D 4个类的定义，程序中A,B,C,D构造函数调⽤顺序为（）
设已经有A,B,C,D 4个类的定义，程序中A,B,C,D析构函数调⽤顺序为（）

A：D B A C
B：B A D C
C：C D B A
D：A B D C
E：C A B D
F：C D A B  


C c;
int main()
{
A a;
B b;
static D d;
return 0；
}

构造函数调⽤顺序为：E

是先构造全局的C，然后再构造main函数里的。

析构函数调⽤顺序为：B

C和D类生命周期是全局的，析构先析构A和B类，从下往上析构，再析构D和E。

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。

举例：A和B它们家是别墅，家里都有保安，成员变量是游泳池，

友元声明就是和保安说，func是我的朋友，他可以来我家游泳池（成员变量访问）玩。

A和B都友元声明了func，这样func就都可以访问它们的成员变量了。

#include<iostream>
using namespace std;
// 前置声明，都则A的友元函数声明编译器不认识B 
class B;
class A
{
	// 友元声明 
	friend void func(const A& aa, const B& bb);

private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 2;
};
class B
{
	// 友元声明 
	friend void func(const A& aa, const B& bb);

private:
	int _b1 = 3;
	int _b2 = 4;
};

void func(const A& aa, const B& bb)
{
	cout << aa._a1 << endl;
	cout << bb._b1 << endl;
}
int main()
{
	A aa;
	B bb;
	func(aa, bb);
	return 0;
}

A类里友元声明了B，B类里可以访问，B的成员变量也可以访问A的成员变量。

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
	// 友元声明
	friend class B;
private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 2;
};

class B
{
public:
	void func1(const A& aa)
	{
		cout << aa._a1 << endl;
		cout << _b1 << endl;
	}
	void func2(const A& aa)
	{
		cout << aa._a2 << endl;
		cout << _b2 << endl;
	}
private:
	int _b1 = 3;
	int _b2 = 4;
};
int main()
{
	A aa;
	B bb;
	bb.func1(aa);
	bb.func1(aa);
	return 0;
}

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。

内部类

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，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，A类实现出来主要就是给B类使⽤，那么也可以考虑把A类设计为B的内部类，如果放到private/protected位置，那么A类就是B类的专属内部类，其他地⽅都⽤不了。

在A内部定义B，跟定义在全局相⽐，他只是受A类类域限制和访问限定符限制，

B类默认是A类的友元类,B这个内部类可以访问A类的私有成员。

受A类类域限制和访问限定符限制，要定义B对象时，要在B前面加访问限定符 A::B bb;

class A
{
	//在A内部定义B
	class B
	{
	public:

		void func1(const A& aa)
		{
			cout << aa._a1 << endl;
			cout << _b1 << endl;
		}

		void func2(const A& aa)
		{
			cout << aa._a2 << endl;
			cout << _b2 << endl;
		}

	private:
		int _b1 = 3;
		int _b2 = 4;
	};


private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 2;
};

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

	A aa;
	A::B bb;
	bb.func1(aa);
	bb.func1(aa);
	return 0;
}

我们可以看到A类是8，没有计算B类的成员，B类实际上是在全局，只是受A类类域限制和访问限定符限制。

在C++里用内部类还是比较少的，JAVA用得比较多。

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。

匿名对象就是没有名字的

定义匿名必须要有括号。

有名对象，就是有名字的

匿名对象他的⽣命周期只有当前这⼀⾏，下⼀⾏他就会⾃动调⽤析构函数。

以前我们调用类里的函数，需要创建对象，再去访问函数。

匿名对象，可以直接进行访问。

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(1);
	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);

    //Solution dd;
    //dd.Sum_Solution(5);

	return 0;
}

类类型的行参，需要缺省参数，那就需要到匿名对象了。

class A
{
public:

private:
	int _a;
};

class Solution {
public:
    //类类型缺省参数
	void  Sum_Solution(const A& d = A()) 
	{
		//..
	}
};
int main()
{  
    A aa1;

    Solution().Sum_Solution(aa1);

	return 0;
}

对象拷⻉时的编译器优化

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⻉。
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⻉会进⾏合并优化，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。

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a1(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	A(const A& aa)
		:_a1(aa._a1)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
		if (this != &aa)
		{
			_a1 = aa._a1;
		}
		return *this;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a1 = 1;
};
void f1(A aa)
{}
A f2()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	// 传值传参
	A aa1;
	f1(aa1);
	cout << endl;
	// 隐式类型，连续构造+拷⻉构造->优化为直接构造
	f1(1);
	// ⼀个表达式中，连续构造+拷⻉构造->优化为⼀个构造
	f1(A(2));
	cout << endl;
	cout << "***********************************************" << endl;
	// 传值返回
// 返回时⼀个表达式中，连续拷⻉构造+拷⻉构造->优化⼀个拷⻉构造 （vs2019 debug）
// ⼀些编译器会优化得更厉害，进⾏跨⾏合并优化，直接变为构造。（vs2022 debug）
	f2();
	cout << endl;
	// 返回时⼀个表达式中，连续拷⻉构造+拷⻉构造->优化⼀个拷⻉构造 （vs2019 debug）
	// ⼀些编译器会优化得更厉害，进⾏跨⾏合并优化，直接变为构造。（vs2022 debug）
	A aa2 = f2();
	cout << endl;
	// ⼀个表达式中，连续拷⻉构造+赋值重载->⽆法优化
	aa1 = f2();
	cout << endl;
	return 0;
}