C++类和对象（三）

C++类和对象（三）
再谈构造函数
static静态成员
友元
- 友元函数
- 友元类
内部类
匿名对象
拷贝对象时编译器的优化
再次理解类和对象

C++类和对象（三）

再谈构造函数

构造函数体赋值

我们知道构造函数一般是做初始化工作的，但是实际上在函数体内只是给成员变量赋值，那么成员变量在哪里定义的呢？

从图中我们也可以看到，在没有执行构造函数体内的语句时其实变量已经被定义了。

所以，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。

这就要引出下面我们要讨论的初始化列表了。

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)
	{
		//一系列操作
		//.....
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

实际上在初始化列表这里才是变量定义的地方，不管初始化列表你自己写不写，编译器会默认生成，一定会走初始化列表，并且当初设计的时候C++中的规定就是自定义类型成员会做处理，内置类型不做处理。

初始化列表的注意点：

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）

以下三类成员必须在初始化列表进行初始化：

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）

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。

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

第一点很好理解，初始化只能进行一次。
第二点，引用和const成员变量只能初始化一次，后面就不能更改了，所以在函数体内赋值当然是行不通的，

可以看到，引用也是必须初始化的，但是关于引用也有一点需要注意

对于自定义类型，其实会自动调用其默认构造函数，没有的话就必须在初始化列表手动初始化，

也可以来验证一下是否会自动调用。

class B
{
    
    
public:
	B()
	{
    
    
		cout << "you can see me" << endl;
	}
private:
	int _a;
	int _b;
};
class A
{
    
    
public:
	A(int& a, int b)
		:_a(a), _b(b)
	{
    
    
		//....
	}
private:
	int& _a;
	const int _b;
	B _bb1;
};
int main()
{
    
    
	int tmp = 10;
	A a(tmp, 20);
	return 0;
}

第三点也好理解，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。

当然绝对不代表初始化列表就能代替构造函数体了，例如下面的情况：

如果你需要动态开辟空间并且做一下检查的话，亦或者对空间初始化一下之类的操作，初始化列表当然是完不成这些工作的，所以是尽量使用初始化列表，而不能代替函数体。

第四点需要注意一下：有时候不注意会出现一些问题，并且不太好检查出来

成员变量的初始化顺序不是按照初始化列表走的，而是成员变量声明的顺序，下面用一道题可以验证一下：

class A
{
      
      
public:
	A(int a)
		:_a(a), _b(_a)
	{
      
      
		//.....
	}
	void show()
	{
      
      
		cout << _a << ' ' << _b << endl;
	}
private:
	int _b;
	int _a;
};
int main()
{
      
      
	A a(10);
	a.show();
	//请问输出什么？
	return 0;
}

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。

例如：

这叫做隐式转换，可以能将一个整型隐式转换成一个自定义类型，如果用explicit关键字修饰的话，可以禁止转换。

再扩充一下：

实际上一个这样的赋值语句不是想的那么简单直接转换一个类型，实际上是先创建一个临时的对象，再将这个临时对象赋值给d1，所以这个过程调用了一次构造函数，一次拷贝构造函数，这个也可以去验证，但是大概率你只能看见调用了两次构造函数，而看不见拷贝构造，这是因为编译器对这种比较繁琐的操作进行了优化。

通常情况下，只要是连续的赋值，编译器基本都会优化。

static静态成员

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。

一提到静态成员这里，就不得不提到一道经典的题目：计算程序中创建了多少对象？

思路：创建对象必须经过的一个地方，构造函数或者拷贝构造函数，所以只需要创建一个全局的变量，计算一下次数即可，但是我们说过，要尽量避免全局的变量，所以这时候静态的变量就是最优解。

class A
{
    
    
public:
	A()
	{
    
    
		++_count;
	}
	A(const A& d)
	{
    
    
		++_count;
	}
	static void show()
	{
    
    
		cout << _count << endl;
	}
private:
	int _a;
	int _b;
	static int _count;
};
int A::_count = 0;

静态成员特点：

只能在类外定义，不加static，类中只是声明。

它存放在静态区，不属于任何一个对象，是所有类对象的公共成员变量。

类静态成员可以通过类::静态成员来访问。

静态成员函数不存在this指针，不能访问任何非静态成员变量

静态成员也是类的成员，受访问限定符的限制（public、protected、private ）

因为静态成员函数没有this指针，不能访问任何非静态成员变量，所以不能访问任何非静态成员变量，也不能访问任何非静态成员函数。

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。

友元函数其实之前已经介绍了一些，这个用法单纯只是为了访问一个类中的私有数据，一般只有特别情况才会使用。还是沿用运算符重载的例子，来重新认识一下友元函数，对于流插入<<和流提取>>运算符的重载，

如果放在类里面作为成员函数，则因为this指针的原因，这样访问并不符合我们的习惯，所以只能选择将函数定义在类外，而这样的后果就是类中的私有数据又访问不到了，这时就需要加上友元函数的声明：

此时就可以正常的直接输出了，流提取>>同理，和cout的区别只是cin是istream类的对象，所以用istream来定义函数即可，

istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
    
    
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

当然不要忘了友元函数的声明。

总结一下友元函数的特性：

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，在继承位置再详细介绍。

实际上友元类是很少使用的，C++的封装性是很重要的特征，但是友元类会破坏这种特征，增加代码的耦合度，破坏封装性。只要注意友元类是单向的即可，也没什么好理解的，而且也很少用。

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：

内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。

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。

sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。

class A
{
    
    
	friend class C;
public:
	class B
	{
    
    
	public:
		void show(const A& d)
		{
    
    
			cout << d._a << ' ' << _b << endl;
		}
	};
private:
	int _a = 1;
	static int _b;
};
class C
{
    
    
	void show(const A& d)
	{
    
    
		cout << d._a << ' ' << d._b << endl;
	}
};
int A::_b = 10;
int main()
{
    
    
	A::B b;
	b.show(A());
	cout << sizeof(A) << endl;
	return 0;
}

匿名对象

匿名对象很好理解，就和它的名字一样，特征就是没有名字，但是我们的问题在于匿名对象有什么使用场景呢，它甚至连名字都没有。其实上方已经有了一个例子了，

b.show(A());

这是一种使用场景，但是真正使用最多的是下面这种：

class A
{
    
    
public:
	void show()
	{
    
    
		cout << _a << _b << endl;
	}
private:
	int _a = 10;
	int _b = 20;
};
int main()
{
    
    
	A().show();
	return 0;
}

为了调用某个函数而去定义一个匿名对象，这种使用场景还是很频繁的。

拷贝对象时编译器的优化

在传参和传返回值的过程中，一般编译器会做一些优化，减少对象的拷贝，这个在一些场景下还是非常有用的。

可以看到，编译器确实是对代码有优化的。

可以看到有时候一步步的写其实差距还是很大的，所以尽量要避免这种一步步的写，既麻烦而且会干扰编译器的优化。

再次理解类和对象

到此类和对象阶段就算翻篇了，相信大家已经对类和对象有一些独特的体会了，类其实就是对某一类实体(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。

这样C++第一个比较痛苦的阶段就暂时告一段落了。但是到了这里C++才算开始起步，还有很长的路要走，要做好准备哦，这个时间可能再有一个月就要期末考试了，时间是越来越紧张了，还有很多期末论文作业之类，抗住压力坚持不懈，加油！