C++——类和对象(下)

一、再探构造函数——初始化列表

之前我们实现构造函数时，初始化成员变量主要使⽤函数体内赋值，构造函数初始化还有⼀种⽅式，就是初始化列表。

初始化列表的使⽤⽅式是以⼀个冒号开始，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://初始化列表Date(int year):_year(year),_month(12),_day(day + 12){}
private:int _year;int _month;int _day;
};

• 每个成员变量在初始化列表中只能出现⼀次，语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地⽅。
• 引⽤成员变量，const成员变量，没有默认构造函数的类类型成员，必须放在初始化列表位置进⾏初始化，否则会编译报错。

class A
{
private:A(int n){val = n;}
public:int val;
};class Date
{
public://初始化列表Date(int year, int month, int day)//定义:_year(year), _month(month), _day(day){}
private://声明int _year;int _month;int _day;const int _a;//errorint& _b;//errorA _c;//error
};

• 初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进⾏初始化，跟成员在初始化列表出现的的先后顺序⽆关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持⼀致。

• C++11⽀持在成员变量声明的位置给缺省值，这个缺省值主要是给没有显⽰在初始化列表初始化的成员使⽤的。

#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public://初始化列表Date(int year, int month)//定义:_year(year), _month(month){}void print(){cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;}
private://声明int _year;int _month;int _day = 16;
};int main()
{Date d1(2024, 7);d1.print();return 0;
}

总结：尽量使⽤初始化列表初始化，因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会⾛初始化列表。

二、 类型转换

C++ 允许从内置类型（如 int, float 等）到类类型的隐式类型转换，但这要求类中必须定义一个接受相应内置类型参数的构造函数。
为了防止不必要的隐式转换，可以在构造函数声明前使用 explicit 关键字，这样编译器就不会自动执行这类转换，从而避免潜在的错误和混淆。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int n){val = n;}A(int n, int m){val = n;exc = m;}
private:int val;int exc;
};int main()
{//1构造一个A的临时对象，再用这个临时对象拷⻉构造aA a = 1;// C++11之后才支持多参数转化A aa3 = { 2,2 };return 0;
}

加上explicit之后，编译就会报错，不能隐式类型转换了

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:explicit A(int n){val = n;}explicit A(int n, int m){val = n;exc = m;}
private:int val;int exc;
};int main()
{//1构造一个A的临时对象，再用这个临时对象拷⻉构造aA a = 1;// C++11之后才支持多参数转化A aa3 = { 2,2 };return 0;
}

三、static成员

静态成员变量

⽤static修饰的成员变量，称之为静态成员变量，静态成员变量⼀定要在类外进⾏初始化。

• 静态成员变量为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，不存在对象中，存放在静态区。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public://A()//	// error C2438: “exc”: 无法通过构造函数初始化静态类数据//	:val(1),exc(2)//{//	//}void print(){cout << val << " " << exc << endl;}
private:int val;//类里面声明static int exc;
};//类外面初始化
int A::exc = 1;int main()
{A a;a.print();return 0;
}

静态成员函数

⽤static修饰的成员函数，称之为静态成员函数，静态成员函数没有this指针。

• 静态成员函数中可以访问其他的静态成员，但是不能访问⾮静态的，因为没有this指针。
• ⾮静态的成员函数，可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:static void PK();void print(){cout <<  exc << endl;}
private://类里面声明static int exc;
};//类外面初始化
int A::exc = 1;void A::PK()
{//error C2597: 对非静态成员“A::val”的非法引用//val = 1;cout << "666" << endl;
}int main()
{A a;a.print();a.PK();A::PK();return 0;
}

注意：

突破类域就可以访问静态成员，可以通过类名::静态成员或者对象. 静态成员来访问静态成员变量和静态成员函数。

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

静态成员变量不能在声明位置给缺省值初始化，因为缺省值是个构造函数初始化列表的，静态成员变量不属于某个对象，不⾛构造函数初始化列表。

就好比这个题目：求1+2+3+…+n

class Sum
{
public:Sum(){num++;k += num;}static int GetK(){return k;}
private:static int num;static int k;
};int Sum::num = 0;
int Sum::k = 0;class Solution
{
public:int Sum_Solution(int n){Sum a[n];return Sum::GetK();}
};

四、 友元

友元提供了⼀种突破类访问限定符封装的⽅式，友元分为：友元函数和友元类。
实现方法：在函数声明或者类声明的前⾯加friend，并且把友元声明放到⼀个类的⾥⾯。

友元函数

• 外部友元函数可访问类的私有和保护成员，友元函数仅仅是⼀种声明，他不是类的成员函数。
• 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。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public://友元声明friend void PK(A& ra);void print(){cout << _a << endl;}
private:int _a = 1;
};void PK(A& ra)
{cout << ra._a << endl;
}int main()
{A a;PK(a);a.print();return 0;
}

友元类

• 友元类中的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私有和保护成员。
• 友元类的关系是单向的，不具有交换性，⽐如A类是B类的友元，但是B类不是A类的友元。
• 友元类关系不能传递，如果A是B的友元，B是C的友元，但是A不是C的友元。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public://友元声明friend class B;void print(){cout << _a << endl;}
private:int _a = 1;
};class B
{
public:void print(A& ra){ra._a = 3;ra.print();cout << _b << endl;}
private:int _b = 2;
};int main()
{A a;B b;b.print(a);return 0;
}

注意：友元虽然有时提供了便利，但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多⽤。

五、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，跟定义在全局相⽐，他只是受外部类类域限制和访问限定符限制，所以外部类定义的对象中不包含内部类。

内部类默认是外部类的友元类。

内部类本质也是⼀种封装，当A类跟B类紧密关联，A类实现出来主要就是给B类使⽤，那么可以考虑把A类设计为B的内部类，如果放private/protected位置，那么A类就是B类的专属内部类，其他地⽅都⽤不了。

那么前面的那道题就可以这么写：

class Solution
{
public:int Sum_Solution(int n){Sum a[n];return k;}static int num;static int k;private:class Sum{public:Sum(){num++;k += num;}static int GetK(){return k;}};
};
int Solution::num = 0;
int Solution::k = 0;

六、匿名对象

⽤类型(实参)定义出来的对象叫做匿名对象，相⽐之前我们定义的类型对象名(实参)定义出来的叫有名对象。

匿名对象⽣命周期只在当前⼀⾏，⼀般临时定义⼀个对象当前⽤⼀下即可，就可以定义匿名对象。

使用匿名对象的优点在于它可以帮助减少代码的冗余和复杂性，特别是在对象只是用一次的情况下。由于没有持久的引用，匿名对象在使用后会被自动清理，有助于节省内存资源。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int v = 1):val(v){}~A(){cout << "~A()->"  << val << endl;}void print(){cout << val << endl;}
private:int val;
};int main()
{A a;// 不能这么定义对象，因为编译器无法识别下面是⼀个函数声明，还是对象定义//warning C4930: “A aa1(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)//A aa1();// 但是我们可以这么定义匿名对象，匿名对象的特点不用取名字，// 但是他的生命周期只有这一行，我们可以看到下一行他就会自动调用析构函A(2);A(3);A aa(4);//无需命名，直接使用类的函数，非常方便A().print();return 0;
}