【C++】构造函数（初始化列表）、explicit、 Static成员、友元、内部类、匿名对象

news2024/10/2 6:44:30

  • 构造函数（初始化列表）
    • 前提
    • 构造函数体赋值
    • 初始化列表
  • explicit关键字
  • static成员
    • 概念
    • 特性（重要）
  • 有元
      • 友元函数
      • 友元类
  • 内部类
  • 匿名对象

构造函数（初始化列表）

前提

前面 六个默认成员对象中我们已经学过什么是构造函数了，编译器自己生成的构造函数是默认构造函数的一种，如果在对象实例化时编译器自己调自己生成的构造函数，是不会对内置类型进行初始化的，而C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。如日期类：

class Date
{
private:
 // 基本类型(内置类型)
 int _year = 1970;
 int _month = 1;
 int _day = 1;
 };

但其实我们还可以利用构造函数的初始化列表来对成员变量进行初始化。

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（在构造函数体内）。

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

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。那到底要怎么弄才能是初始化呢？

初始化列表

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。

class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
     : _year(year)
     , _month(month)
     , _day(day)
 {}
 
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};

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. 类中包含的以下成员变量，必须放在初始化列表位置进行初始化：

引用成员变量 (因为定义时就需要被初始化)

const成员变量 （因为定义时就需要被初始化）

自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

三种默认构造函数（编译器自己生成的、显示化定义的构造函数且无参、显示化定义的构造函数且参数全缺省），类A中的成员变量如果是自定义类型(类B)，那它在被初始化时只能去调用类B中的默认构造函数，如果类B中显示化定义了构造函数且不是more吧构造函数的一种，那就会出问题。这是由它在声明时的写法决定的。

class A {
public:
//下面这个显示实现的构造函数不属于默认构造函数
 A(int a)
 :_a(a)
 {}
private:
 int _a;
};

class B {
public:
 B(int a, int ref)
 :_aa(a)
 ,_ref(ref)
 ,_n(10)
 {}
private:
//下面这个自定义类型的成员变量_aa只能调用类A的默认构造函数，而类A中又没有默认构造函数
 A _aa  // 类A中没有默认构造函数
 int& _ref;  // 引用
 const int _n; // const修饰
};
  1. 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。

意思就是如果我既在声明成员变量时给予了默认值，又在构造函数的初始化列表进行了初始化，那初始化时按初始化列表写的来初始化。如果只在声明成员变量时给予了默认值，初始化列表没有进行初始化操作，那初始化列表会按声明时给的默认值来初始化。总之都是初始化列表在初始化，只不过初始化的结果会有所不同

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。

explicit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 Date
{
public:
Date(int year)
 :_year(year)
 {}
 
  Date(int year, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 
 void Test()
{
//实际编译器背后会用2023构造一个临时对象，然后调用默认拷贝构造函数将临时对象拷贝给d1
 Date d1=2023;
 }

上述代码可读性不是很好，用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

class Date
{
public:
//构造函数前加上explicit
exlicit Date(int year)
 :_year(year)
 {}
 
  Date(int year, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 
 void Test()
{
//下面这种写法就不被允许了
 Date d1=2023;
 //只能写成下面这样，编译器直接调用构造函数
 Date d1(2023);
 }

static成员

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。

特性（重要）

  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
  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

这里用一个题来进一步讲解静态成员变量：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。

思路：
每次有对象要被实例化时，编译器都会自动调用构造函数或拷贝构造函数，被实例化的对象在出作用域时又会调用析构函数删除，所以只要在构造函数、拷贝构造函数体内去让一个变量加一，在析构函数体内减一就行。这个变量不能属于某个具体的对象，而是要被大家所共享，而且值是具有累积效果的（只能被初始化一次），这就可以使用静态成员变量来解决这个问题。

class A
{
public: 
//构造函数
A() { ++_scount; }
//拷贝构造函数
A(const A& t) { ++_scount; }
//析构函数
~A() { --_scount; }
//静态成员函数
static int GetACount() { return _scount; }
private:
//静态成员变量
static int _scount;
};
//静态成员变量的初始化
int A::_scount = 0;
void TestA()
{
cout << A::GetACount() << endl; 
//
A a1, a2; 
A a3(a1);
cout << A::GetACount() << endl; }

在这里插入图片描述

有元

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

友元函数可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外部的普通函数（所以没有隐形的this指针），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 A
{
 //友元函数的声明
	friend int fun(const A& aa);
public:

private:
	int _a=10;
	int _b=20;
};

int fun(const A& aa)
{
	return aa._a + aa._b;
}
int main()
{
	A aa;
	cout << fun(aa) << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

注意：
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。

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，都可以访问另一个类中的非公有成员。
友元关系是单向的，不具有交换性（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）。
友元关系不能传递（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）。
友元关系不能继承（了解就行）。

class Time
{
 //友元类的声明
	friend class Date;

public:
	Time()
		:_hour(10)
		, _minute(10)
		, _second(10)
	{}

	void Print()
	{
		cout << " " << _hour << " " << _minute << " " << _second << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};


class Date
{
public:
	Date()
		:_year(2023)
		, _month(2)
		, _day(13)
	{}

	void setTime(int hour, int minute, int second)
	{
	//可以直接访问Time类中的私有成员变量
		_t._hour = hour;
		_t._minute = minute;
		_t._second = second;
	}

	void Print()
	{
		cout << " " << _year << " " << _month << " " << _day << " ";
		_t.Print();
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	Time _t;
};

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

在这里插入图片描述

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。

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或类名。
  3. sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。
class A
{
public:
	//B是内部类
	class B
	{
	public:
		void fun(const A& a)
		{
			cout << _a1 <<" " << a._a2 <<" "<< _b1 <<" "<< _b2 << endl;
		}
		
	private:
		int _b1 = 20;
		int _b2 = 20;
   };

private:
//类A的成员变量
	static int _a1;
	 int _a2=10;
};

//静态成员变量的初始化
int A::_a1 = 10;

int main()
{
	A a;
	A::B b;
	b.fun(a);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

匿名对象

class A {
public:
//构造函数
 A(int a = 0)
 :_a(a)
 {
 cout << "A(int a)" << endl;
  }
  
  //析构函数
 ~A()
 {
 cout << "~A()" << endl;
 }
 
private:
 int _a;
};

class Solution {
public:
 int Sum_Solution(int n) 
 {
 //...
 return n;
 }
 
};

int main()
{
//下面这样定义没有问题
 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();
 // 但是我们可以像下面这样定义匿名对象，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);
 // 匿名对象在如下场景就很好，匿名对象只是过度，这一行用完就不用管了，非常方便实用
 Solution().Sum_Solution(10);
 
 return 0; }

如上知识学起来并不是很难，但却容易出错，大家可以自己多上机将代码实验几遍，再根据自己的理解去敲一些相关代码，这样可以及时发现错误并加深理解。

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