目录
- 一，再谈构造函数
-
- 1.初始化列表
- 2. 隐式类型转换的过程及其优化
- 3. 隐式类型转换的使用
- 4. explcit关键字
- 5. 单参数和多参数构造函数的隐式类型转换
- 二，static成员
-
- 1.静态成员变量
- 2.静态成员函数
- 3. static 成员的应用
- 三，友元
-
- 3.1 友元函数
- 3.2 友元类
- 四，内部类
- 五，匿名对象
一，再谈构造函数
这个语法其实是对前面的构造函数的补充。最重要的是初始化列表的使用，及其特性，隐式类型转换，还有当前阶段需要了解的 explicit 关键字。
1.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。
1.1 初始化列表的使用
当我们实现一个MyQueue(用两个栈模拟一个队列)时，如果栈不具备默认构造，MyQueue也无法生成默认构造，此时MyQueue要显示实现默认构造。
如何实现呢？必须用初始化列表。
初始化列表的本质：可以理解为每个对象中成员定义的地方。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity )
{
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (NULL == _array)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
void Push(DataType data)
{
// CheckCapacity();
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array = NULL;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
int _capacity;
int _size;
};
class MyQueue
{
public:
//初始化列表
MyQueue(int n= 20)
:_pushst(n)//自定义类型会调用构造函数
, _popst(n)
//, _size(0) //ok
{
//函数体内
_size = 0;//ok
}
private:
//声明
Stack _pushst;
Stack _popst;
int _size;
};
int main()
{
MyQueue q1(10);
MyQueue q2;//有缺省值时可以不用赋值，没传默认用缺省值
return 0;
}
1.2 有些变量只能在初始化列表中初始化，不能在函数体中初始化。
(1) const 成员变量；
const 成员变量必须在定义的地方初始化，因为它只有一次初始化机会。或是在声明时用缺省值。
(2) 引用成员变量；
引用也必须在定义的时候初始化。
(3) 没有默认构造的自定义类型成员。
因为没有默认构造时，必须显式传参调用构造函数。
class MyQueue
{
public:
MyQueue(int n,int& rr)//这里也可以写缺省值
:_pushst(n)//自定义类型会调用构造函数
, _popst(n)
//, _size(0) //ok
,_x (1)
,_ref(rr)
{
//函数体内
_size = 0;//ok
//_x =1; //err
}
private:
//声明
Stack _pushst;
Stack _popst;
int _size;
//const变量必须在定义的时候初始化。因为它只有一次初始化的机会
const int _x;
const int _x = 10;//在这里给缺省值ok
//引用变量必须在定义的时候初始化
int& _ref;
};
int main()
{
int xx = 0;
MyQueue q1(10,xx);
MyQueue q1(10);
int& aa = xx;
return 0;
}
1.3 初始化列表，不管你写不写，每个成员变量都会先走一遍，此时自定义类型的成员会调用默认构造(没有默认构造就编译报错)，内置类型看编译器，有点会处理，有的不会处理。
1.4 在C11中我们知道可以在成员变量声明时给缺省值，实际上这个缺省值就是给初始化列表用的。但是与此同时，如果在初始化列表中给定了值，就以列表中的为准，与缺省值无关。
class MyQueue
{
public:
//实践总结：尽可能使用初始化列表初始化，不方便再使用函数体初始化
MyQueue()
:_pushst(10)
,_ptr((int*)malloc(40)) //ok
{
_size = 2;
}
private:
//声明
Stack _pushst;
Stack _popst;
//这里的缺省值是1，但是初始化列表中是2，此时_size = 2
int _size = 1;
int* _ptr;
};
1.5 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。
比如下面的代码，运行结果是：1 ，随机值。
这是因为先声明的是_a2 ，所以在初始化时会先走_a2(_a1)这条语句，而此时_a1没有初始化，是随机值，所以_a2是随机值。再初始化_a1。
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();
}
2. 隐式类型转换的过程及其优化
隐式类型转换：把内置类型转换为自定义类型。
优化：在一个表达式中，编译器遇到构造 + 拷贝构造时，会优化成直接构造。
class A
{
public:
//单参数构造函数
A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
//拷贝构造
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A aa1(1);
//拷贝构造
A aa2 = aa1;//ok
//过程：先用3构造了一个A的临时对象，再用临时对象去拷贝构造给aa3
//优化：在一个表达式中，编译器遇到构造 + 拷贝构造，会优化成直接构造
A aa3 = 3;
//A& raa = 4;//err
//当用引用时，由于用3构造了一个临时对象，临时对象具有常性，所以加const
//过程：这里只用3构造了一个临时对象，没有拷贝构造
//raa引用的是类型转换中用3构造的临时对象
const A& raa = 4;//ok
return 0;
}
3. 隐式类型转换的使用
在C++初阶，隐式转换使用的较少，但是在以后是很有用的，使用起来很方便，简洁。
class A
{
public:
A(int a)
:_a1(a)
, _a2(_a1)
{}
void Print()
{
cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
}
private:
int _a2;
int _a1;
};
class Stack
{
public:
//方式1：ok
//void Push(A& aa)
//{
// //.......
//}
//方式2：ok
void Push(const A& aa)
{
//....
}
//.....
};
int main()
{
Stack st;
//方式1：会进行先构造，后拷贝构造
A a1(1);
st.Push(a1);
//方式2：10进行了隐式类型转换，时代码更简洁
st.Push(10);
return 0;
}
4. explcit关键字
作用：禁止构造函数的隐式转换。
看看下面的代码，如果在构造函数前加上explcit，运行结果：
class A
{
public:
//单参数构造函数
explicit A(int a)
//A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
//拷贝构造
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A aa1(1);
//拷贝构造
A aa2 = aa1;
A aa3 = 3;
const A& raa = 4;
return 0;
}
5. 单参数和多参数构造函数的隐式类型转换
多参数构造函数的隐式类型转换的过程与第2点中解释的单参数类似。
class A
{
public:
//单参数构造函数
//explicit A(int a)
A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
//多参数构造函数
A (int a1,int a2)
:_a(0)
,_a1(a1)
,_a2(a2)
{}
//拷贝构造
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
private:
int _a;
int _a1;
int _a2;
};
int main()
{
A aaa1(1, 2);
A aaa2 = { 1,2 };//传参时要用花括号
const A& aaa3 = { 3,2 };
return 0;
}
二，static成员
对象中只存成员变量，不存静态成员变量，静态成员变量在静态区，也不存函数，函数指针，它们在代码段。
1.静态成员变量
特性：
(1) 静态成员变量在静态区，不在对象中；
(2) 静态成员变量不能给缺省值，因为缺省值是给初始化列表用的，它在静态区，不在对象中，不走初始化列表；
(3) 静态成员变量的定义在全局，如果只有声明，没有定义，会报错！
当用sizeof计算对象的大小时，结果是：8
这就说明 aa1 对象中只有_a1，_a2，没有 _scount。
class A
{
public:
A()
{
cout << "A()" << endl;
}
A(const A& t)
{
cout << "A(const A& t)" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
//声明
int _a1;
int _a2;
public:
//在静态区，不在对象中
//不能给缺省值，因为缺省值是给初始化列表用的
//它在静态区，不在对象中，不走初始化列表
static int _scount;
};
//静态成员变量的定义(如果只有声明，没有定义，会报错！)
int A::_scount = 1;
int main()
{
A aa1;
cout << sizeof(aa1) << endl;//8
//如果它是公有的，就可以按如下访问
//aa1._scount++;
//cout << A::_scount << endl;
return 0;
}
静态成员变量的特点：它属于整个类，属于所有对象。
使用静态成员变量可以统计一共创建了多少个类对象：
因为所有的对象都要走构造或者拷贝构造：在它们之中++，统计累计创建了多少个类对象；
当走完析构函数：统计现在还有多少对象存活。
代码实现如下：
class A
{
public:
A()
{
++_scount;
}
A(const A& t)
{
++_scount;
}
~A()
{
--_scount;
}
private:
//声明
int _a1;
int _a2;
public:
static int _scount;
};
int A::_scount = 0;
int main()
{
A aa1;
//cout << sizeof(aa1) << endl;//8
A aa2;
A aa3;
cout << A::_scount << endl;
return 0;
}
2.静态成员函数
第1点中对静态变量的使用都是它在公有的前提下，那么它在私有时该如何访问呢？就要使用静态成员函数了。
特点：static修饰成员函数，没有this指针，意味着只能访问静态成员，不能访问其他的成员变量。
class A
{
public:
A()
{
++_scount;
}
A(const A& t)
{
//但是非静态的可以调用静态的
GetCount();//ok
++_scount;
}
~A()
{
--_scount;
}
//特点：static修饰成员函数，没有this指针，意味着只能访问静态成员
//不能访问其他的成员变量
static int GetCount()
{
return _scount;
}
private:
//声明
int _a1;
int _a2;
static int _scount;
};
int A::_scount = 0;
int main()
{
A aa1;
A aa2;
A aa3;
//调用方式
cout << A::GetCount() << endl;
return 0;
}
3. static 成员的应用
代码实现如下：
#include <regex>
class Sum
{
public:
Sum()
{
_ret += _i;
_i++;
}
//由于静态成员变量是私有的，要拿到它们的值，
//就要使用静态成员函数
static int GetRet()
{
return _ret;
}
private:
static int _i;
static int _ret;
};
//静态成员变量要在全局定义，要指定类域
int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;
class Solution {
public:
int Sum_Solution(int n) {
//变长数组
//定义一个Sum类的数组，调用n次构造函数
Sum arr[n];
return Sum::GetRet();
}
};
三，友元
友元提供了一种突破封装的方式，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。
3.1 友元函数
问题：
现在尝试去重载operator<<，然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。
原因：
- 因为cout的输出流对象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置。this指针默认是第一个参数也就是左操作数了。但是实际使用中cout需要是第一个形参对象，才能正常使用。所以要将operator<<重载成全局函数。但又会导致类外没办法访问成员，此时就需要友元来解决。operator>>同理。
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
// d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
// 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this，所以d1必须放在<<的左侧
ostream& operator<<(ostream& _cout)
{
_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
return _cout;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
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全局函数，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。
class Date
{
//友元函数的声明
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
_cin >> d._year;
_cin >> d._month;
_cin >> d._day;
return _cin;
}
int main()
{
Date d;
cin >> d;
cout << d << endl;
return 0;
}
说明:
- 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，因为const修饰this指针;
- 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
3.2 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。
class Time
{
//声明 Date是Time的友元
//则在Date中可以访问Time中的私有，但是反过来不行
friend class Date;
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;
};
特性：
- 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。- 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。
四，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，它仅仅是受到外部类域的限制，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。
class A
{
private:
static int k;
int h;
public:
class B // B天生就是A的友元
{
public:
void foo(const A& a)
{
cout << k << endl;//OK
cout << a.h << endl;//OK
}
};
};
int A::k = 1;
int main()
{
A::B b;
b.foo(A());
return 0;
}
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。
五，匿名对象
匿名对象的生命周期只在当前这一行，即用即销毁。
class A
{
public:
A(int a = 0)
:_a(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _a;
};
class Solution {
public:
int Sum_Solution(int n)
{
//...
return n;
}
};
int main()
{
A aa1;
// 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
//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数
A();
A aa2(2);
// 匿名对象在这样场景下就很好用，当然还有一些其他使用场景，这个我们以后遇到了再说
Solution().Sum_Solution(10);
return 0;
}
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