【C++】类和对象（四）

淡淡的烟草味﹌ 2024-04-25 20:19 3阅读 0赞

![在这里插入图片描述][ad617ce14d8c4bd2adf3a94d622f4d7b.png]

### 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;
    }

> 🚩运行结果：![在这里插入图片描述][b52e5b521fd7477b85dd43b9dde66fa8.gif]

![在这里插入图片描述][37c09e491af749d2ae2200ed49575e7d.png]

❓有一个const成员函数时，定义对象会报错![在这里插入图片描述][389d64e953c64a059ca5e30633084cbe.png]

📚 **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
    };

**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**：![在这里插入图片描述][fd1b8daa7dd84f888477f499bf8cd9a3.png]

*  **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，
    };

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

选D

![image-20230402201116559][]

### 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;
    }

💡 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**![在这里插入图片描述][a0e560e63c7a4645905978e250dc6d46.png]
    
        #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;
        }
    
    ![image-20230402201124217][]
    
    > 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**
    > 
    > ![image-20230402201129965][]
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;
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; 
        };
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：**![在这里插入图片描述][02edc8827e1044b8b322066f694e6de0.png]

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;
    	}
    };

#### 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

![image-20230402201135283][]

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);
    }

--------------------

### 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。![在这里插入图片描述][689158f890ad4987889cf1527f55b0e8.png]

💡【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;
        };
 *  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;
    }

> ❓这个sizeof是多大呢？

![image-20230402201143628][]

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;
    	};

--------------------

### 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;
    };

![image-20230402201149601][]

*  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;
    }

![image-20230402201155787][]

> 引用传参的情况呢？
> 
>     func2(aa1);
>     	func2(2);
>     	func2(A(3));
> 
> **都不会优化**

![image-20230402201159555][]

> 有返回值的，会不会优化？
> 
>     A func3()
>     {
>     	A aa;
>     	return aa;
>     }
>     int main()
>     {
>     	func3();
>     	return 0;
>     }
> 
> **不会优化。**

`A aa1 = func3();`

![image-20230402201203043][]

![image-20230402201208203][]

*  **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

![image-20230402201211753][]

![image-20230402201215005][]

【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】
    
    ![image-20230402201218069][]

### 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**

![image-20230402201221812][]  
**大家要加油哦！！！！  
明天的你会感谢今天的你的啊！！！**  
![在这里插入图片描述][1fbc215d81cc42a6a8e2cfbf6da015e2.gif_pic_center]

[ad617ce14d8c4bd2adf3a94d622f4d7b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/3b692872d78a460bb6b937604ba35136.png
[b52e5b521fd7477b85dd43b9dde66fa8.gif]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/26c082f1d7624242ac21be9cd72dda0f.gif
[37c09e491af749d2ae2200ed49575e7d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/0833be885e9d4850b7da121f74d1497d.png
[389d64e953c64a059ca5e30633084cbe.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/a18324687fb24893bc48cdeea8484c79.png
[fd1b8daa7dd84f888477f499bf8cd9a3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/a6ce2b5e057e4b0aadd3af2c5b7b6d46.png
[image-20230402201116559]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/c91ac10577db4093b3a7c39fa31f1fb2.png
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