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【C++】类和对象（四）

2023-04-15

int 初始化 成员
1.初始化列表：1.1为什么要有初始化列表？实验代码如下：classA{public:int_a1;//声明int_a2;constint_x;};intmain(){Aaa;//定义return0;}123456789101112🚩运行结果：❓有一个const成员函数时，定义对象会报错📚原因：

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;
}

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🚩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
};

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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，
};

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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

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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;
}

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💡 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;
}


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    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;

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  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; 
};


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  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;
}
};

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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);
}

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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;
};

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  • 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;
}

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❓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;
};

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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;
};

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  • 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;
}

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引用传参的情况呢？

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

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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;
}

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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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