【C++】类和对象（下）
初始化列表
在对类和对象有了基本的认识之后，可以知道在创建对象的时候，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。
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
上面的代码通过构造函数赋予了成员变量新的值，但不能称之为对对象中成员变量的初始化，构造函数中的语句只能称之为赋初值，而不能称作初始化。
- 初始化只能初始化一次，而构造函数体内可以多次赋值。
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或成员列表，每个成员变量后面跟着一个放在括号中的初始值或者表达式。
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
//对象的定义
:_year(year)
,_month(month)
,_day(day)
{}
private:
//对象的声明
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main(void)
{
Date d(2000,1,1);//对象的整体定义
return 0;
}
成员变量在类里面是声明，在主函数（main）中会对成员变量进行对象的整体定义，所有C++中规定了初始化列表，对象的成员定义的位置便是在初始化列表，在构造函数体内进行的是成员变量的赋值。
【注意】
1.每一个成员变量在初始化列表中最多只能出现一次（初始化只能初始化一次）
成员变量可以在初始化列表不出现，但是出现最多只能出现一次，否则就会报错。
如果成员变量在初始化列表中不出现，成员变量中的内置类型不做处理，而自定义类型会调用其默认的构造函数。
2.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
class B
{
public:
B(int& i)
:_i(i)
{}
private:
int& _i;
};
int main(void)
{
int i = 10;
B b1(i);
return 0;
}
当类中存在引用成员变量时，必须在定义的时候初始化。
而在传引用值时，需要预先在出函数中定义好一个变量，构造函数接收参数时使用引用，如果只是传递一个值，在调用构造函数时会建立一个临时变量存储这个值，当构造函数销毁时，临时变量也会销毁，那么此时这个引用就会变成一种野引用。
- const成员变量
class B
{
public:
B(int c)
:_c(c)
{}
private:
const int _c;
};
int main(void)
{
B bb1(10);
return 0;
}
当类中存在const修饰成员变量时，必须在定义的时候初始化。
被const修饰的变量只有一次初始机会，此后不可以被修改，所有必须在初始化列表的定义。
- 自定义类型（且该类型没有默认的构造函数）
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{}
private:
int _a;
};
class B
{
public:
B(int aa)
:_aa(aa)
{}
private:
A _aa;
};
int main(void)
{
B bb(1);
return 0;
}
当自定义类型没有默认构造函数（全缺省、无参、编译器自定生成），需要在初始化列表定义，由默认构造函数，也可以在初始化列表进行定义。
有默认构造函数，默认构造函数的参数为缺省值，需要先考虑初始化列表，初始化列表可以看作是成员变量定义的地方。
【注意】
初始化只是构造函数的一部分，构造函数里面初始化赋值有俩种：第一种是在函数体内赋值，另一种是初始化列表定义。
也就是说，并不是初始化列表可以满足构造函数的问题，在构造函数内部可以进行一些其他的工作，例如内存的开辟，内存开辟后的判断，多维数组的建立等等。
class Stack
{
public:
Stack(int capacity)
:_capacity(capacity)
,_size(0)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (_a == nullptr)
{
perror("malloc fail");
return;
}
}
private:
int* _a;
int _capacity;
int _size;
};
3.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。
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顺序无关。
class A
{
public:
A(int a)
:_a2(a)
,_a1(_a2)
{}
private:
int _a1;
int _a2;
};
这段错误代码就演示了在初始化列表中先定义_a1时，使用_a2的值赋给_a1，由于_a2还未定义，所以_a1会出现随机值。
构造时的类型转化
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{}
private:
int _a;
};
int main(void)
{
A aa1 = 2;
return 0;
}
对对象初始化时，将一个整数类型赋值给自定义类型，这种方式被称为隐式类型转换，会先通过整数构造一个自定义类型的临时变量，临时变量在拷贝构造给需要构造的对象——>这种过程直接会被编译器有优化为直接构造，不通过拷贝构造。
在同一个表达式中，连续的构造编译器一般会优化。
这段代码报错的原因是，整数int类型在构造一个自定义类型的临时变量时，由于临时变量具有常性，所以在将临时变量拷贝给自定义类型时，临时变量会释放，引用会变成野引用，所以直接使用引用是不可以的。
可以使用const来使用引用，因为const引用不能被修改。
- 使用explicit关键字修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式住转化。
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。
例如：检查程序中有多少个对象正在使用
//使用全局变量
int _count = 0;
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
++_count;
}
A(const A& a)
{
++_count;
}
~A()
{
--_count;
}
private:
int _a;
};
void Fun1()
{
A aa3(2);
cout << __LINE__ << ":" << _count << endl;
}
int main(void)
{
A aa1(1);
cout << __LINE__ << ":" << _count << endl;
A aa2(aa1);
cout << __LINE__ << ":" << _count << endl;
Fun1();
cout << __LINE__ << ":" << _count << endl;
return 0;
}
此代码使用全局变量来测试，但是全局变量的劣势是任何地方都可以将其修改。
类中除了可以定义成员变量，同时也可以定义静态成员变量。
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
++_count;
}
A(const A& a)
{
++_count;
}
~A()
{
--_count;
}
static int GetCount()
{
return _count;
}
private:
int _a;
static int _count;
};
int A::_count = 0;
void Fun1()
{
A aa3(2);
cout << __LINE__ << ":" << A::GetCount() << endl;
}
int main(void)
{
A aa1(1);
cout << __LINE__ << ":" << A::GetCount() << endl;
A aa2(aa1);
cout << __LINE__ << ":" << A::GetCount() << endl;
Fun1();
cout << __LINE__ << ":" << A::GetCount() << endl;
return 0;
}
对于成员变量与静态成员变量的区别是，成员变量属于每一个类对象，每一个对象中都会有成员变量，而静态成员变量只属于类，属于类中每一个类对象共享的变量，存储在静态区，其声明周期是全局的。
静态成员变量只在全局位置，类的外面定义，由于静态成员变量在类中被封装后变成私有，所以静态成员函数不可以被访问，所以可以使用类中公共的成员函数。
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
++_count;
}
A(const A& a)
{
++_count;
}
~A()
{
--_count;
}
int GetCount()
{
return _count;
}
private:
int _a;
static int _count;
};
int A::_count = 0;
void Fun1()
{
A aa3(2);
cout << __LINE__ << ":" << aa3.GetCount() << endl;
}
int main(void)
{
A aa1(1);
cout << __LINE__ << ":" << aa1.GetCount() << endl;
A aa2(aa1);
cout << __LINE__ << ":" << aa1.GetCount() << endl;
Fun1();
cout << __LINE__ << ":" << aa1.GetCount() << endl;
return 0;
}
这种方式是无法对没有对象的程序进行调用函数。
所以也可以使用静态成员函数，静态成员函数没有this指针，指定类域或者访问限定符就可以访问静态成员函数，静态成员函数中不能使用非静态成员变量，因为没有this指针。
【注意】由于静态成员变量无法进入构造，所以无法通过初始化列表定义，所以在声明静态成员变量时，无法给缺省值。
class Sum
{
public:
Sum()
{
_sum += _num;
++_num;
}
static int GetSum()
{
return _sum;
}
private:
static int _num;
static int _sum;
};
int Sum::_num = 1;
int Sum::_sum = 0;
class Solution {
public:
int Sum_Solution(int n)
{
Sum arr[n];
return Sum::GetSum();
}
};
- 设计一个类只能在栈上创建对象
class A
{
public:
static A GetStackObj(int a)
{
A a1(a);
return a1;
}
private:
A(int a1)
:_a1(a1)
{}
int _a1;
};
int main(void)
{
A a1 = A::GetStackObj();
return 0;
}
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
2.静态成员变量必须在类外面定义，定义时不添加static关键字，在类里面只是声明
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,privated的影响
6.非静态成员函数可以调用静态成员函数，原因是静态成员函数没有this指针，不构成影响
7.静态成员函数不能调用非静态成员函数，是因为非静态成员函数调用需要this指针，而静态成员函数没有this指针
友元
友元提供了一种突破封装的方式，有时可以利用友元提供方便，但使用友元会增加耦合度（关联度更加紧密），可能会破坏封装。
友元使用关键字friend
友元可以分为：友元函数与友元类。
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，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。
以流插入举例：
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& out, Date& d);
public:
Date(int year, int month, int day)
:_year(year)
,_month(month)
,_day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& out, Date& d)
{
out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day;
return out;
}
观察这段代码，无法将operator<<放在类中成为重载成员函数，是因为cout的输出流对象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置，this指针默认是第一个参数，也就是左操作数。
d << cout;
但是实际使用中cout需要是第一个形参对象，才能正常使用，可以将operator重载成全局函数，但是此时又会导致类外没办法访问成员，此时就需要友元来解决。
【注意】
1.友元函数可以访问类的私有和保护成员，但是不是类的成员函数
2.友元函数不能使用const修饰
3.友元函数可以哎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的调用原理相同
友元类
class Date
{
friend class Time;
public:
Date(int year = 2000, int month = 1, int day = 1)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
class Time
{
public:
Time(int hour, int minute, int second)
:_hour(hour)
,_minute(minute)
,_second(second)
{}
void Print()
{
cout << _d._year << " " << _d._month << " " << _d._day << " "
<< _hour << " " << _minute << " " << _second;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
Date _d;
};
int main(void)
{
Time T1(2, 23, 15);
T1.Print();
return 0;
}
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。
- 友元函数是单向的，不具有交换性。
- 友元关系不能传递。
例如：如果C是B的友元，B是A的友元，则不能说明C是A的友元。 - 友元关系不能继承。
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。
【特性】
1.内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的，其效果不同。
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者类名
3.sizeof(外部类)==外部类，和内部类没有任何关系。
4.sizeof(类)时，里面的静态变量不计算，是因为静态变量没有存储在对象里面。
5.内部类天生是外部类的友元。
class A
{
public:
class B
{
public:
B()
:_b(2)
{}
void Print(const A& a)
{
cout << a._a << _b << endl;
}
private:
int _b;
};
A()
:_a(1)
{}
private:
int _a;
};
int main()
{
A a;
A::B b;
b.Print(a);
return 0;
}
【注意】
内部类就是外部类的友元类，同友元类一样，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，但外部类不是内部类的友元。
匿名对象
- 有名对象
A aa1(1);
- 匿名对象
A(2);
- 有名对象调用调用函数
Date d1;
d1.Print();
- 匿名函数调用对象
Date().Print();
有名对象的生命周期在当前函数局部域，匿名对象的生命周期在当前行。
匿名对象与有名对象的区别仅仅是匿名无名，而有名有名。
- 匿名对象与临时对象相似，具有常性。
//错误代码
A& a1 = A(1);
//正确代码
const A& a2 = A(1);
const引用延长了匿名对象的生命周期，生命周期在当前函数局部域。
同时，同一行一个表达式中连续的构造+拷贝构造会进行优化。
总结
在类和对象阶段，需要体会到，类是对某一类实体（对象）来进行描述的，描述该对象具有哪些属性，哪些方法，描述完成后就形成了一种新的自定义类型，才有该自定义类型就可以实例化具体的对象。
标签：初始化,变量,对象,成员,C++,int,静态,构造函数 From： https://blog.csdn.net/dab112/article/details/139680093