草庐IT

【C++】类和对象(四)

学IT的小卢 2023-04-17 原文

1.初始化列表:

1.1为什么要有初始化列表?

实验代码如下:

class A
{
public:
    int _a1;//声明
    int _a2;
    const int _x;
};
int main()
{
    A aa;//定义
    return 0;
}

🚩运行结果:

❓有一个const成员函数时,定义对象会报错

📚 原因: const变量必须在定义的地方初始化

❓对象在main函数内定义,而对象中的成员变量在哪里初始化呢?

📚 可以使用缺省值 const int _x=1;//缺省值,可以过

因此我们需要考虑有const的情况,我们要想办法初始化成员变量

1.2初始化列表的写法:

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 A
{
public:
    A()
        : _a2(1)
        ,_x(1)
    {
        _a1++;
        _a2--;
    }
private:
    int _a1=1;//声明
    int _a2=2;
    const int _x=1;//缺省值,可以过
};

哪个对象调用构造函数,初始化列表都是它所有成员变量初始化的位置

不管是否显示在初始化列表写,那么编译器每个变量都会初始化列表定义初始化

【注意】

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**)

类中包含以下成员,必须放在初始化列表位置进行初始化

  • 引用成员变量
  • const成员变量
  • 自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时))

1.2.1如果成员变量有自定义类型的话:

  • 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
class B {
public:
    B(int b)
        :_b(0)
    {
        cout << "B()" << endl;
    }
private:
    int _b;
};
class A
{
public:
    A()
        :_x(1)
        , _a2(1)
        , _ref(_a1)
        , _bb(0)//如果没有默认构造函数,就相当于调用它的构造函数
        
    {
        _a1++;
        _a2--;
    }
private:
    int _a1=1;//声明
    int _a2=2;
    const int _x=1;//缺省值,可以过
    int& _ref;
    B _bb;//默认构造函数,对于内置类型不处理,对于自定义类型会调用默认构造
    //对于自定义类型,如果没写,会去调用默认构造,
};

因为默认构造函数,对于内置类型不处理,对于自定义类型会调用默认构造
所以当成员列表中有自定义类型,如果没写构造函数,会去调用默认构造

  • 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
class A
{
public:
  A(int a)
   :_a1(a)
   ,_a2(_a1)
 {}
 
  void Print() {
    cout<<_a1<<" "<<_a2<<endl;
 }
private:
  int _a2;
  int _a1;
};
int main() {
  A aa(1);
  aa.Print();
}
A. 输出1  1
B.程序崩溃
C.编译不通过
D.输出1  随机值

选D

2.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构造函数,还具有类型转换的作用。**

class Date
{
public:
	explicit Date(int year)
		:_year(year)
	{}
	/*explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
	: _year(year)
	, _month(month)
	, _day(day)
	{}*/
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void Test()
{
	Date d1(2022);
	d1 = 2023;
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

💡 说明:
如果有explicit,第30行会编译失败,explicit修饰构造函数后,禁止了单参构造函数的类型转换(这里的类型转换是2023转换成了Date类型)

实际编译器背后会用2023构造一个无名对象,最后用无名对象给d1对象进行赋值

如果使用多参数的构造函数,也是同样的原理。


3.static成员:

📚 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

3.1static特性:

  1. 静态成员为所有类对象所共享,不属于某个具体的对象,存放在静态区静态成员的字节大小不算在sizeof内

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
    #include <iostream>
    using namespace std;
    class Test
    {
    private:
    	static int _n;
    	int a;
    };
    int main()
    {
    	cout << sizeof(Test) << endl;
    	return 0;
    }
    
    

    静态成员在sizeof中是否被计算?

    只有在类和结构体位置才会被忽略,其他方面正常计算

  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

    class Test
    {
    public:
    private:
    	static int _n;  //静态成员的声明
    	int a;
    };
    int Test::_n = 10;
    
  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

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
    #include<iostream>
    class Test
    {
    public:
    	static void Fun()
    	{
    		std::cout << _a << std::endl; //不能访问非静态成员
    		std::cout << _b << std::endl; 
    	}
    private:
    	int _a; 
    	static int _b; 
    };
    
    
  5. 静态成员也是类的成员,受public、protected、private 访问限定符的限制

❓【问题】

  1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗?

  2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗?

    💡 说明:
    1.没有this指针调用不了

    2.OK


4.匿名对象:

实验代码:

class Sum
{
public:
	Sum()
	{
		_sum += _i;
		++_i;
	}

	static int GetSum()
	{
		return _sum;
	}
private:
	static int _i;
	static int _sum;
};

int Sum::_i = 1;
int Sum::_sum = 0;

class Solution {
public:
	int Sum_Solution(int n) {
		//Sum a[n];
		Sum* ptr = new Sum[n];

		return Sum::GetSum();
	}

	~Solution()
	{
		cout << "~Solution()" << endl;
	}
};

4.1定义对象的陷阱:

Solution s1();不可以这样定义对象,分不清楚这个是函数声明还是对象
Solution();
Sum();
可以这样定义对象,这是匿名对象,生命周期只有这一行

4.2匿名对象的意义:

cout << Solution().Sum_Solution(10) << endl;

这里就可以不用创建一个对象,也不用再为对象想名字

还可以这样使用,减少创建一个对象

A func(int n)
{
	int ret = Solution().Sum_Solution(n);
	return A(ret);
}

5.友元:

📚友元分为两种:友元函数和友元类

5.1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。

💡【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

5.2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。

    class Time
    {
    	friend class Date;
    	// 声明日期类为时间类的友元类,则在日期类中就直接访问Time类中的私有成员变量
    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;
    };
    
  • 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,在继承位置再给大家详细介绍。


6.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。

6.1内部类的特性:

  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/类名。
  3. sizeof(外部类)=外部类,和内部类没有任何关系。
class  A
{
private:
    static int k;
	int h;
public:
	//内部类
	class B
	{
	private:
		int b;
	};
};
int main()
{
	A aa;
	cout << sizeof(aa) << endl;
	return 0;
}

❓这个sizeof是多大呢?

B跟A是独立的,只是受A的类域限制

独立是指在空间上的独立

6.2内部类的调用:

可以直接这样调用吗? B bb;

不可以

编译器默认会不会去类里面找?会不会去命名空间里面找?

都不会!!!

因此要这样调用: A::B bb;(这是共有情况下,私有的情况呢 ?)

6.3内部类的意义:

B天生就是A的友元,因此在B中可以直接访问A的私有成员

class B
	{
	public:
		void foo(const A& a)
		{
			cout << k << endl;
			cout << a.h << endl;
		}
	private:
		int b;
	};

7.编译器的优化:

7.1优化的特点:

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;

		if (this != &aa)
		{
			_a = aa._a;
		}

		return *this;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

  • 直接构造:构造+拷贝构造——>优化为直接构造

这个优化(直接构造)不能跨表达式

int main()
{
	A aa1 = 1;//比较新的编译器都有,类名转换
	//构造+拷贝构造->优化为直接构造
	func1(aa1);
	//构造+拷贝构造->优化为直接构造
	func1(2);
	//构造+拷贝构造->优化为直接构造
	func1(A(3));
	return 0;
}

引用传参的情况呢?

func2(aa1);
	func2(2);
	func2(A(3));

都不会优化

有返回值的,会不会优化?

A func3()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	func3();
	return 0;
}

不会优化。

A aa1 = func3();

  • 拷贝构造+拷贝构造——优化为一个拷贝构造

func4();构造+拷贝构造——优化为构造
A aa2 = func4();构造+拷贝构造+拷贝构造优化为构造

【特点】

  • 优化不可以跨语句

  • 构造+拷贝构造==直接构造(构造)

  • 拷贝构造+拷贝构造==拷贝构造

  • 构造+拷贝构造+拷贝构造==构造

    【总结】

8.再次理解类和对象:

现实生活中的实体计算机并不认识,计算机只认识二进制格式的数据。如果想要让计算机认识现
实生活中的实体,用户必须通过某种面向对象的语言,对实体进行描述,然后通过编写程序,创
建对象后计算机才可以认识。比如想要让计算机认识洗衣机,就需要:

  1. 用户先要对现实中洗衣机实体进行抽象—即在人为思想层面对洗衣机进行认识,洗衣机有什
    么属性,有那些功能,即对洗衣机进行抽象认知的一个过程
  2. 经过1之后,在人的头脑中已经对洗衣机有了一个清醒的认识,只不过此时计算机还不清
    楚,想要让计算机识别人想象中的洗衣机,就需要人通过某种面相对象的语言(比如:C++、
    Java、Python等)将洗衣机用类来进行描述,并输入到计算机中
  3. 经过2之后,在计算机中就有了一个洗衣机类,但是洗衣机类只是站在计算机的角度对洗衣
    机对象进行描述的,通过洗衣机类,可以实例化出一个个具体的洗衣机对象,此时计算机才
    能洗衣机是什么东西。
  4. 用户就可以借助计算机中洗衣机对象,来模拟现实中的洗衣机实体了。
    在类和对象阶段,大家一定要体会到,类是对某一类实体(对象)来进行描述的,描述该对象具有那
    些属性,那些方法,描述完成后就形成了一种新的自定义类型,才用该自定义类型就可以实例化
    具体的对象


大家要加油哦!!!!
明天的你会感谢今天的你的啊!!!

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