【C++】类和对象—— ＜＜和＞＞重载、初始化列表、explicit关键字、static关键字、友元

<< 和>>重载

class Date
{
	//友元声明
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

};
//不能写成成员函数，因为顺序会不匹配
//cout是ostream类型的对象
//cin是istream类型的对象
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
	return out;
}
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}
int main()
{
	Date d1(2023, 2, 3);
	Date d2;
	cout << d1<<d2;
	cin >> d1;
	return 0;
}

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、初始化列表是每个成员定义的地方
3、引用成员变量、const成员变量、自定义成员变量必须放在初始化列表中初始化。
4、每个变量都要走初始化列表，自定义类型调用默认构造

class A
{
public:
	A(int a):_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};
class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day,int& i)
		: _year(year)
		, _month(month)
		,_x(1)
		,_ref(i)
		,_a(1)
		
	{
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

	//必须定义时初始化
	const int _x;
	int& _ref;
	A _a;
};

在这里插入图片描述

5、（初始化列表赋值的顺序和声明的顺序有关）成员变量在类中声明的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。
6、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

总结：能用初始化列表就用初始化列表，有些场景还是需要初始化列表和函数体混着用

explicit关键字

用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

class A
{
public:
	A(int i)
		:_a(i)
	{
		cout << "A(int i)" << endl;
	}
	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A aa1(1);


	//单参数构造函数的隐式类型转换
	//用2调用A构造函数生成一个临时对象，再用这个对象去拷贝构造aa2
	//编译器会再优化，优化用2直接构造
	A aa2 = 2;
	const A& ref = 2;//对
	//A& ref = 2;//不对，会生成临时变量，临时变量具有常性，涉及权限的放大
	return 0;
}

如果不想要发生隐式类型转换：则在初始化列表前加explicit
在这里插入图片描述

C++中存在匿名对象和有名对象
有名对象（特点）：生命周期在当前局部域
匿名对象（特点）：生命周期只在这一行

int main()
{
	//有名对象
	A aa2(2);
	//匿名对象
	A(7);
}

使用场景：有些对象就用一次
例：使用匿名对象去调用类中的成员函数

static 关键字

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

例题：实现一个类，计算程序中创建多少个类对象？
定义m是正在使用的还有多少个对象=累计-析构
定义n是累计创建多少个对象

class A
{
public:
	A() 
	{
		m++;
		n++;
	}
	A(const A& t) 
	{
		m++;
		n++;
	}
	~A() 
	{
		m--;
	}
	static int GetM()
	{
		return m;
	}
	static int GetN()
	{
		return n;
	}
	static void Print()
	{
		//静态成员变量和静态成员函数搭配使用
		//x++;静态成员函数不能访问非静态变量，因为没有this指针
		cout << n << " " << m << endl;
	}
private:
	//声明
	static int n ;
	static int m ;
	//属于所有对象不是仅仅属于某一个对象
};
//定义
int A::n = 0;
int A::m = 0;
A& Func(A& aa)
{
	return aa;
}
int main()
{
	A aa1;
	A aa2;
	A();
	A::Print();
	Func(aa2);
	aa1.Print();


	return 0;
}

注意：
1、在类内声明静态变量时，不能给定缺省值，缺省值是在初始化列表中用的，而static修饰的变量是全局的，m和n都存放在静态区，不存放在类对象中
2、静态的成员变量要在类外给定义，给定义时要加类域
3、静态成员变量属于所有类A对象，属于整个类，多次调用构造函数访问到的是同一个m和同一个n
4、如果类中定义了静态成员变量，那么最好也把成员函数定义成静态，静态成员变量和静态成员函数搭配使用
5、静态成员函数不能访问非静态变量，因为没有this指针
6、静态成员函数可以用类名去访问，如果不将成员函数写成静态，也可以，只不过要用对象去访问，但是有些场景下没有对象

例题：使用static实现1+2+3+…+n

class Sum
{
public:
	Sum()
	{
		_ret += _i;
		_i++;
	}
	static int GetRet()
	{
		return _ret;
	}
private:
	static int _i;
	static int _ret;
};
int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;
class Solution
{
public:
	int Sum_Solution(int n)
	{
		Sum a[n];//初始化n次,变长数组
		return Sum::GetRet();
	}
private:

};

总结：
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

友元

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，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 Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _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._year;
_cin >> d._month;
_cin >> d._day;
return _cin;
}
int main()
{
Date d;
cin >> d;
cout << d << endl;
return 0;
}

友元函数特点：
1、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
2、友元函数不能用const修饰
3、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
4、一个函数可以是多个类的友元函数
5、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

class Time
{
	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;
};
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;
};

1、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。
2、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。
3、友元关系不能继承

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，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。

class A
{
public:
	class B
	{
	private:
		int _b;
	};
	void func()
	{
		B bb;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A a;
	A::B bb;//要指定类域
	return 0;
}

B类受A类域和访问限定符的限制，其实他们是两个独立的类
内部类就是外部类的友元类，内部类可以直接访问外部类的私有
内部类可以直接访问外部类，外部类不可以直接访问内部类

class Solution
{
	class Sum
	{
	public:
		Sum()
		{
			_ret += _i;
			_i++;
		}
	};
public:
	int Sum_Solution(int n)
	{
		Sum a[n];
		return _ret;
	}
private:
	static int _i;
	static int _ret;
};
int Solution::_i = 1;
int Solution::_ret = 0;