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【C++】类与对象理解和学习(下)

放在专栏【C++知识总结】,会持续更新,期待支持🌹

建议先看完【C++】类与对象理解和学习(上)
【C++】类与对象理解和学习(中)

本章知识点概括Ⅰ

本章知识点概括Ⅱ


初始化列表

前言

  • 在上一篇文章中,我们学习了构造函数,以用来实现自定义类型的自动初始化,但是我们当时的方式真的是真正意义上的初始化吗?我们知道,所谓初始化,是伴随着一个变量被创建出来时一起存在的。换句话来说,初始化只能有一次,即随着变量的创建而产生。而我们以往的方式实际上是一种赋值,通过函数体来实现赋值

也就是说,我们之前的操作并不是真正的初始化操作,我们还可以再次进行验证一下。假如我们的类成员变量里存在一个const类型的变量。(const修饰的变量具有常数性,即只能初始化一次,初始化后的值就是该变量的值,不可再被修改)。

那么针对这种现象,应如何解决呢?这就运用到了此次的初始化列表

初始化列表的使用

使用方式:

  • 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。(程序运行时,会先走初始化列表,再走构造函数的函数体,即在进入函数体之前,变量已经被初始化列表进行初始化

注意事项

对于一般类型的成员变量,我们可以使用初始化列表,也可以使用函数体赋值的方式,实现初始化。但是对于以下几种,则必须使用初始化列表

  • const修饰的变量

  • 引用成员变量

  • 自定义类型成员(且该自定义类型没有默认构造函数时)

因此建议大家:能使用初始化列表,就使用初始化列表!

初始化列表的初始顺序

  • 初始化列表的初始化顺序取决于声明的顺序!如下:

总结起来就一句话:能用初始化列表初始化,就用初始化列表!

explicit关键字

隐式类型转换

我们知道,在进行赋值操作时,假如两边类型不匹配,我们会用()进行强制类型转换,比如int a=(int)1.1,我们将浮点型数据强制转换为了整型数据,这种由我们自己进行的类型转换叫做显示类型转换
而与之对应的便是隐式类型转换,由编译器来自动实现。比如我们这么来写:int a = 1.1;这中间便发生了隐式类型转换。同样,对于自定义类型也会发生隐式类型转换,如下:

但是实际上运行的结果是什么呢?

我们会发现编译器并没有调用拷贝构造,这是为什么呢?这是由于我们的编译器对此进行了优化,直接将构造+拷贝构造优化为直接构造。(后面会讲编译器的优化,这里我们只需要明白,自定义类型也会发生隐式类型转换)

同样,C++11中支持多参的构造函数进行隐式类型转换。如下:

不过这种隐式类型转换的代码可读性太差了,为了限制自定义类型对象的这种行为,我们可以使用关键字explicit,我们在构造函数前面加上explicit,就会禁止这种隐式类型转换行为。如下:

static成员

修饰普通对象

早在C语言阶段我们就见识过该关键字,static修饰的变量存放在静态区,只能初始化一次,生命周期随着整个程序的结束而结束。

放在类中修饰类成员

static修饰的类成员成为静态成员函数/静态成员变量,具有如下特征:

  • 静态成员所有类对象所共享,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

  • 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

  • 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

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

我们通过如下案例来更好的理解:

不仅如此,静态成员函数不可以访问类成员变量,但是,类成员函数可以访问静态成员变量

那么它有什么用呢?实际上用处确实不是很常用,但是在有些场景下就会用起来比较舒服,就比如下面的一个牛客题目,用它来做会很舒服,大家可以试一下(点击传送)。

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。也就是说,友元函数会突破private的限制,使普通的函数也可以访问类中的成员变量。如下:
class A
{//将函数定义放在类中,并加上friend,使其成为友元函数,实现对类中private限制的成员变量的访问friend int Get_a(const A& d);
public:    A():_a(10){}
private:int _a;
};
//普通的函数,按理说无法访问private限制的类成员变量,但是我们成为友元函数后,就可以进行访问了
int Get_a(const A& d)
{return d._a;
}
int main()
{A aa;cout << Get_a(aa) << endl;//10
}
  • 这里有以下几点需要注意:

  • 友元函数是单向的,即我是你的友元函数,我可以访问你,但是你不可以访问我。

  • 友元函数不具有传递性。即a是b的友元,b是c的友元,但是这里a不是c的友元

  • 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

  • 友元函数不能用const修饰

  • 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

  • 不具有继承性(后面讲到继承时会提)

友元类

与友元函数相通,这里我们将一个类的声明放在另一个类中,并在前面加上friend关键字,就会变成这个类的友元类。就可以实现对该类中的私有成员进行正常访问。(注意事项与友元函数相同)

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;
};

注意,这里Date是Time的友元类,Date可以访问Time的私有成员变量,但是Time类不可以访问Date中的私有成员变量。(原因与成员函数相同,单向性)。

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。也就是在类中定义一个类。当然,这种情况我们实际上并不常用,不过该知道的还是要知道。

先来看以下它的特点

  • 天生就是外部类的友元,即内部类可以访问外部类的私有成员变量

  • 独立存在,不参与计算外部类的大小。

  • 受类访问限定符的限制,如果定义在private里,则无法被直接调用

  • 对于外部类的static成员变量,内部类可以直接使用,不需要外部类的对象/类名。

class A
{
private:static int _a;int _b = 10;;
public://B是A的内部类,不参与A对象的大小计算,B天生是A的友元类//受类访问限定符的影响class B{public:void test(const A& d){cout << d._b << endl;//可以访问外部类的私有成员变量cout << _a << endl;//直接使用static成员}private:int _c;};
};
int A::_a = 20;int main()
{A a;A::B b;//定义内部类(此时处于public,可以通过类作用域限定符来定义)b.test(a);//10 20cout << sizeof(a) << endl;//大小为4,内部类不参与外部类大小计算
}

匿名对象

匿名对象,匿名,即不用取名字。我们可以这样来定义一个类对象。

特点:“死的快”(生命周期只有一行),实例化对象时不用取名字。

拷贝对象时编译器的优化

在前面就已经提到了编译器进行的一些优化,这里我们再来谈一谈,编译器会在哪些情况下进行优化,会怎么进行优化呢?我们来定义这么一个类,来进行观察

class A
{
public://构造A(int a = 10):_a(a){cout << "A(int a=10)" << endl;}//拷贝构造A(const A& aa):_a(aa._a){cout << "A(const A& aa)" << endl;}//运算符重载A& operator=(const A& aa){cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;if (this != &aa){_a = aa._a;}return *this;}//析构~A(){cout << "~A()" << endl;}
private:int _a;
};

传参时的优化

void func1(A a)
{}
void func2(const A& a)
{}

传返回值的优化


end

生活原本沉闷,但跑起来就会有风!🌹

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