类与对象（下）
- 再谈构造函数
- 回顾构造函数
- 初始化列表
- explicit 关键字
- 拷贝构造函数也具有初始化列表
- 友元 friend
- 友元函数
- 输入输出流的重载
- 友元类
- static 成员
- 内部类
再谈构造函数
回顾构造函数
在上一篇博客中提到了构造函数，构造函数其主要目的是给所创建的类对象一个合适的初始值：
class Date {
public:
Date() //无参构造
{}
Date(int year, int month, int day) //带参构造
{
_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，对象中有了一个初始值，但不能将其称为类对象成员的初始化操作，而只能称之为赋值操作。
初始化只能初始化一次，赋值可以赋值多次
初始化列表
初始化列表： 以一个冒号开始，并以逗号进行分隔每个数据成员，每个成员变量后跟一个放在括号中的初始化值/表达式
class Date {
public:
Date() //无参构造
{}
Date(int year, int month, int day)
:_year(year) //初始化列表
,_month(month)
,_day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
初始化只会进行一次
注意
（1）每个成员变量在初始化列表中只能出现一次（只能初始化一次）
（2）若类中包含以下成员（引用成员变量、const 成员变量、自定义类型成员变量），则必须放在初始化列表进行初始化
1）引用成员变量
class A {
public:
A(int a,int b)
:_a(a)
,_b(b) //引用类型必须在初始化列表进行初始化操作
{}
private:
int _a;
int& _b;
};
2）const 成员变量
class A {
public:
A(int a)
:_a(a)
,_b(a) // const 变量必须在初始化列表进行初始化操作
//,_b(10)
{}
private:
int _a;
const int _b;
};
3）自定义类型成员变量
class B {
public:
B(int b ) //此时 B 类中存在初始化列表，但是带参构造并没有带缺省值
:_b(b)
{}
private:
int _b;
};
class A {
public:
A(int a)
:_a(a)
,bb(20) //自定义类型必须在初始化列表中进行初始化操作
//因为此时在 B 类中并没有缺省构造存在
{}
private:
int _a;
B bb;
};
假如 B 类中的构造函数是缺省构造：
结论：
若 A 类成员变量中存在 B 类（自定义类型）对象时：
（1）若 B 类中不存在全缺省构造函数，则在 A 类的构造函数初始化列表中必须对 B 类对象进行初始化操作；
（2）若 B 类中存在全缺省构造函数，则在 A 类的构造函数初始化列表中对 B 类对象进行初始化操作可有可无（编译器在 A 类构造函数初始化列表会自动调用 B 类中全缺省构造进行 B 类对象的初始化操作）
（3）尽量使用初始化列表进行初始化操作，因为对于自定义类型成员变量，一定会先使用初始化列表进行初始化操作
初始化列表可以不写，但不代表编译器就不执行初始化
若不写初始化列表，对内置类型的成员变量编译器采用随机值进行初始化，对自定义类型------调用无参或全缺省构造初始化，若没有无参或全缺省构造会报错
（4）成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中初始化的顺序
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year)
,_month(month)
,_day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2022, 11, 28);
return 0;
}
假如交换一下初始化列表的初始化顺序：(注：不同编译器的处理结果可能存在差异)
class Date {
public:
Date(int year,int month)
:_year(year)
,_day(month)
,_month(_year) //此时 _month 会为随机值，因为与变量的声明顺序不一致
{}
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2022,11);
d1.Print();
return 0;
}
explicit 关键字
构造函数不仅可以构造和初始化对象，对于单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用。
实际上，进行赋值之前，先创建了一个无名对象并对其进行初始化，然后将无名对象赋值给 d1 变量：
explicit 关键字修饰构造函数，将会禁止单参构造函数的隐式转换：
拷贝构造函数也具有初始化列表
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day) //成员变量的声明顺序======初始化顺序
{
cout << "Date(int,int,int)" << this << endl;
}
Date(const Date& d) //带初始化列表的拷贝构造
:_year(d._year)
, _month(d._month)
, _day(d._day)
{}
~Date()
{
cout << "~Date()" << this << endl;
}
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
友元 friend
友元函数
在之前，我们说过类中的 private 私有成员变量在类外是不能进行访问的，要解决这一问题引入了友元的概念：
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
Date(const Date& d)
:_year(d._year)
, _month(d._month)
, _day(d._day)
{}
~Date()
{
cout << "~Date()" << endl;
}
friend void Print(const Date& d); //声明友元函数
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void Print(const Date& d)
{
//cout << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
//私有成员变量不能在类外访问------------1、在类内定义 set get函数进行访问
//2、定义 friend 友元函数
cout << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl; //可以正常访问
}
**友元函数可以访问类内私有|保护的成员变量，但不是类中的成员函数（没有*this）
友元函数不能被 const 修饰
友元函数可以在类定义中任何位置进行声明
一个函数可以是多个类的友元函数
友元函数调用普通函数调用**
输入输出流的重载
（1）正常逻辑重载函数
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year), _month(month), _day(day)
{}
void operator<<(ostream& out) //输出重载，会存在一个默认的第一个参数 *this，故 out 称为第二个参数
{
out << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d(2022, 11, 25);
//cout<<d; 不能进行正常输出，这是因为 d 是类类型的对象----------------需要进行输入输出流重载才能正常输出
//重载之后发现还是不能正常输出，这是为什么？
//cout<<d; //报错
d << cout; //为什么这种输出可以？
d.operator<<(cout);
//这是因为：
//成员函数默认第一个参数为 *this
//因此在输出时默认 *this 为第一个参数
return 0;
}
（2）改进重载
由于在类内定义运算符重载函数称为类内成员函数，会默认存在一个*this指针作为成员函数的第一个参数，因此为了避免 *this 称为第一个参数，我们可以将重载函数定义在类外
但在类外不能正常访问类中私有的成员变量，故采用 友元来解决：
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year), _month(month), _day(day)
{}
friend void operator<<(ostream& out, const Date& d); //类内声明友元，类外定义
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
//类外重载----------必须声明为友元函数，否则无法访问成员变量
//由于在类外定义，因此函数内部没有隐含的 *this ，需要我们自己添加两个参数列表,将输出设为第一个参数，则可以正常逻辑输出内容
void operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
}
int main()
{
Date d(2022, 11, 25);
cout << d;
return 0;
}
但是如果进行连续的输出，上述代码是否可以正常进行？
发生了报错，这是因为在输出 d1 之后并没有函数的返回值存在（void）
（3）再改进
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year), _month(month), _day(day)
{}
//类内声明友元
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
//输入流重载
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
//类外进行定义
//cout
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day;
return out;
}
//cin
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
in >> d._year >> d._month >> d._day;
return in;
}
int main()
{
Date d(2022, 11, 25);
Date d1(2022, 12, 1);
cout << d << endl; //可以正常逻辑输出
//cout << d << d1; //不能连续输出--------因为没有返回值类型
cout << d << " " << d1 << endl; //此时添加相应的返回值类型可以支持连续输出
//输入输出流重载之后可以正常使用
cin >> d;
cout << d << endl;
return 0;
}
友元类
class Time {
public:
Time(int hour, int minute, int second)
:_hour(hour), _minute(minute), _second(second)
{}
friend class Date; //声明友元类
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year), _month(month), _day(day), _t(10, 11, 24)
{}
void Print()const
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "------";
//cout << _t._hour << ":" << _t._minute << ":" << _t._second << endl; //此时不能访问 Time 类中私有成员---需要声明 friend
//在 Time 类中声明友元关系即可访问：
cout << _t._hour << ":" << _t._minute << ":" << _t._second << endl; }
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
友元关系是单向的，即此时 Time 中不能访问 Date 类成员
友元关系不能传递
友元关系不能继承
static 成员
static 声明为类的静态成员：
static 成员变量------静态成员变量
static 成员函数------静态成员函数
静态成员一定要在类外进行初始化
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{
cout << "Date(int,int,int)" << this << endl;
}
Date(const Date& d) //带初始化列表的拷贝构造
:_year(d._year)
, _month(d._month)
, _day(d._day)
{}
~Date()
{
cout << "~Date()" << this << endl;
}
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
public:
static int _count; //静态成员变量，在类中只是声明，需要在类外进行初始化
};
//类外初始化 static 成员变量
//静态成员并没有包含在具体对象当中，因此并不能通过构造函数初始化列表进行初始化赋值（所有对象共享的变量）
//静态成员变量在类外定义
int Date::_count = 0;
注意
静态成员为所有类对象所共享，并不属于某个具体的示例。
静态成员变量必须在类外进行初始化定义，定义时需要限制作用域，不需要加 static 关键字。
类静态成员访问： 类名::静态成员 ； 对象.静态成员
静态成员函数没有 * this 指针，不能访问类内任何非静态成员
静态成员和类的普通成员一样，也有 public\protected\private 访问级别，也可以具有返回值
static 不能修饰成员函数：构造、拷贝构造、析构、赋值运算符重载（因为 static 修饰的成员函数没有隐含的 *this）
const 不能修饰构造、析构、拷贝构造（const 修饰函数相当于修饰 *this，即指针内容不能进行修改）
内部类
如果一个类定义在另一个类内部，则称之为内部类
class A { //外部类
class B { //内部类
private:
int _b;
};
public:
A(int a) :_a(a)
{}
private:
int _a;
};
内部类是一个独立的类，不属于外部类，更不能通过外部类对象去调用内部类
内部类是外部类的友元类–即内部类可以访问外部类中受保护/私有成员，但是外部类不是内部类的友元，不能访问内部类中受保护/私有成员
class A { //外部类
class B { //内部类
public:
B()
{}
void Print(const A& a)
{
cout << a._a << endl; //内部类可以访问外部类中私有成员
}
private:
int _b;
};
public:
A(int a) :_a(a)
{}
private:
int _a;
};
外部类的大小等于外部类中成员变量的大小之和（内存对齐），并不会涉及内部类中成员变量
ps：
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