【本节目标】

• 1. 再谈构造函数

• 2. Static成员

• 3. 友元

• 4. 内部类

• 5.匿名对象

• 6.拷贝对象时的一些编译器优化

• 7. 再次理解封装

1. 再谈构造函数

1.1 构造函数体赋值

在创建对象时，编译器通过调用构造函数，给对象中各个成员变量一个合适的初始值。

#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){// 函数体内初始化_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1(2023, 11, 7);return 0;
}

虽然上述构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称为对对象中成员变量 的初始化，构造函数体中的语句只能将其称为赋初值，而不能称作初始化。因为初始化只能初始 化一次，而构造函数体内可以多次赋值。

1.2 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。

#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year, int month, int day): _year(year), _month(month), _day(day){}// 初始化列表
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1(2023, 11, 7);return 0;
}

【注意】

1. 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)

2. 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)

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int a = 1):_a(a){cout << "A(int a = 1)" << endl;}
private:int _a;
};
class B
{
public:B(int ref, int year, int month, int day):_ref(ref),_n(10){// 函数体内初始化// 这里的三个成员没有在初始化列表显示定义// 但是这里也会定义，只是内置类型默认给的随机值// 如果时自定义类型成员会去调用它的默认构造函数_year = year;_month = month;_day = day;}
private://声明，没有开空间，对象定义时才开空间int _year;int _month;int _day;A _aobj;  // 此时有默认构造函数int& _ref;  // 引用：必须在定义的时候初始化const int _n; // const：必须在定义的时候初始化
};
int main()
{//定义：对象整体定义//每个成员在初始化列表处定义B b(1, 2023, 11, 7);return 0;
}

运行结果：

如果我们类A没有默认构造呢？

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int a):_a(a){cout << "A(int a)" << endl;}
private:int _a;
};
class B
{
public:B(int ref, int year, int month, int day):_aobj(1),_ref(ref),_n(10),_year(2) //显示写了就不会用缺省值{// 函数体内初始化// 这里的三个成员没有在初始化列表显示定义// 但是这里也会定义，只是内置类型默认给的随机值// 如果时自定义类型成员会去调用它的默认构造函数_year = year;_month = month;_day = day;}
private://声明，没有开空间，对象定义时才开空间int _year = 1;//缺省值给参数列表int _month;int _day;A _aobj;  // 没有默认构造函数int& _ref;  // 引用：必须在定义的时候初始化const int _n; // const：必须在定义的时候初始化
};
int main()
{//定义：对象整体定义//每个成员在初始化列表处定义B b(1, 2023, 11, 7);return 0;
}

总结：自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)，我们就要用要初始化列表去初始化。有些自定义成员想要显示初始化，自己控制初始化，尽量使用初始化列表，但是我们也要函数体初始化，因为优秀初始化或者检查的工作，初始化列表不能全部搞定，比如malloc开辟空间的检查。它们能混着用。初始化列表不同同时出现相同的成员，但是初始化列表和函数体可以同时出现。

3. 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。

​
#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:// 默认构造函数之一Time(int hour = 0):_hour(hour){cout << "Time()" << endl;}
private:int _hour;
};class Date
{
public:Date(int day)//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。{}
private:int _day;Time _t;
};
int main()
{Date d(1);return 0;
}

4. 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

#include <iostream>
using namespace std;
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();
}

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，这里先初始化的是_a2，用_a1初始化_a2，由于此时_a1还未初始化，所以此时是随机值，随后再初始化_a1，用a初始化_a1，此时显示给了值，所以_a1被初始化为1，建议声明和初始化列表顺序保持一致，避免出现理解问题。

1.3 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 的构造函数，还具有类型转换的作用。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int a):_a(a){}A(int *p){}
private:int _a = 0;
};
int main()
{A a1(1);A a2(2);// 内置类型对象 隐式转换成自定义类型对象// 这里会形成一个临时变量A(3)，然后拷贝构造给a3// 但是这里支持这个转换是有条件的 - 通过构造函数实现// 是有A的int单参数构造函数A a3 = 3;int* p = nullptr;//A a4 = p; // error C2440: “初始化”: 无法从“int *”转换为“A”//A(int *p){}写上这个就不会报错了// 这里不能引用不是因为类型不同// 是因为产生的临时变量具有常属性// 这里需要加上const// A& ra = 3;//error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“A &”const A& ra = 3;return 0;
}

用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:explicit A(int a):_a(a){}
private:int _a = 0;
};
int main()
{A a1(1);A a2(2);// 内置类型对象 隐式转换成自定义类型对象// 这里会形成一个临时变量A(3)，然后拷贝构造给a3// 但是这里支持这个转换是有条件的 - 通过构造函数实现// 是有A的int单参数构造函数// 如果不想让隐式类型转换发生，构造函数加上explicit//A a3 = 3;//error:C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“A”//但是我们可以强转A a3 = A(3);const A& ra = A(3);return 0;
}

多个参数的构造函数，此时还具有具有类型转换作用嘛？C++加入了多个参数的构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public://多个参数的构造函数，半缺省，其他两个参数给了缺省值//隐式转化，同样支持传一个参数的半缺省（全缺省）的构造函数Date(int year, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day){}private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1(2023, 11, 9);//这里编译运行通过，但是结果不对//这里是逗号表达式，结果year被改为12//月份和天数都是默认没有传参，使用的是缺省值//等价于Date d2 = 12;Date d2 = (2002, 12, 12);Date d3 = 2023;//多参数//C++11支持Date d4 = { 2023, 11, 9 };//产生临时变量const Date& d5 = { 2023, 11, 9 };return 0;
}

运行结果：

2. static成员

2.1 概念

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

问：计算程序中创建出了多少个类对象。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:A() {}A(const A& t) {}~A() {}
private:};A func()
{A aa;return aa;//传值返回形成一次拷贝
}int main()
{A aa;func();return 0;
}

我们可以定义一个全局变量count来计算。 bmvv

#include <iostream>
using namespace std;int count = 0;//定义全局变量class A
{
public:A() { ++count; }A(const A& t) { ++count; }~A() {}
private:};A func()
{A aa;return aa;
}int main()
{A aa;func();cout << count << endl;return 0;
}

但是这里代码报错了。

因为C++库中还有一个count函数，和我们这里定义的全局变量出现冲突，这里可以用我们的命名空间解决。

#include <iostream>
using namespace std;
namespace yu 
{int count = 0;//定义全局变量
}class A
{
public:A() { ++yu::count; }A(const A& t) { ++yu::count; }~A() {}
private:};A func()
{A aa;return aa;
}int main()
{A aa;func();cout << yu::count << endl;return 0;
}

输出结果：

但是这里的全局变量不太好，如果我们后面有一个B类也想求创建了多少个对象，此时还需要将count变量重置为0，太繁琐了。那我们可以将这个count变量变成这个类的成员变量，这样就和其他的类没有冲突了。但是这里要注意一下，此时我们的count是属于某个对象的，每个对象都有一个独自的count变量，此时加加的是每一个对象的count变量，我们这里要将全局变量成为一个类的专属，此时就要使用static修饰该成员变量。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public://c++对象都是构造或者拷贝过来的A() { ++count; }A(const A& t) { ++count; }~A() {}
//private://static int count = 0;//这里不支持给缺省值//因为初始化列表是初始化某一个对象，这个count不属于某一个对象// 规定类里面声明，类外定义static int count;//普通的成员变量要走初始化列表，缺省值是给初始化列表的
};int A::count = 0;//定义A func()
{A aa;return aa;
}int main()
{A aa;func();//公有的情况下访问count//属于整个类，属于这个类的所有对象//受访问限定符限制cout << A::count << endl;cout << aa.count << endl;cout << &A::count << endl;cout << &aa.count << endl;return 0;
}

运行结果： 

上面为了求出这个结果，我们将类中的私有变量变成公开的，违反了封装性原理。我们可以通过一个Get成员函数获取count的值

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public://c++对象都是构造或者拷贝过来的A() { ++count; }A(const A& t) { ++count; }~A() {cout << "~A()" << endl;}int GetCountValue()//只读不写{return count;}
private://static int count = 0;//这里不支持给缺省值//因为初始化列表是初始化某一个对象，这个count不属于某一个对象// 规定类里面声明，类外定义static int count;//普通的成员变量要走初始化列表，缺省值是给初始化列表的
};int A::count = 0;//定义A func()
{A aa;return aa;
}int main()
{//A aa;//cout << aa.GetCountValue() << endl;//如果我们这里没有aa对象呢？？？//然后我们想计算在func函数种有多少个对象？func();//方法一：创建一个对象，计算出结果然后再减去创建出来的这个对象的个数A aa;//有名对象cout << aa.GetCountValue() - 1 << endl;//方法二：匿名对象，声明周期只在这一行//这里减2是因为方法一中创建了一个对象，方法二也创建了一个对象cout << A().GetCountValue() -2 << endl;return 0;
}

但是这里的写法还是不太好，我们可以使用静态成员函数。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public://c++对象都是构造或者拷贝过来的A() { ++count; }A(const A& t) { ++count; }~A() {}//静态成员函数，特点：没有this指针//不需要用对象调用static int GetCountValue()//只读不写{//这里只能访问count，因为该函数没有this指针//非静态的成员变量都是通过this访问//_a;//error C2597: 对非静态成员“A::_a”的非法引用return count;}
private://static int count = 0;//这里不支持给缺省值//因为初始化列表是初始化某一个对象，这个count不属于某一个对象// 规定类里面声明，类外定义static int count;int _a;//普通的成员变量要走初始化列表，缺省值是给初始化列表的
};int A::count = 0;//定义A func()
{A aa;return aa;
}int main()
{A aa;func();cout << A::GetCountValue() << endl;return 0;
}

我们来计算一下此时sizeof(A)的大小

上面可以发现求出来的sizeof大小是4个字节，没有计算静态成员变量的大小，因为静态成员变量不属于对象。

2.2 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
• 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
• 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
• 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？

• 静态成员函数不可以调用非静态成员函数，静态成员函数也无法访问特定对象的非静态成员变量，因为它不与任何特定对象相关联。静态变量它没有this指针，静态成员函数只能访问静态成员变量和其他静态成员函数，因为它们与类本身相关，而不是与类的实例相关。

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

• 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数，因为静态成员函数属于整个类，而不是特定的对象实例。非静态成员函数可以通过类名或者通过 this 指针来调用静态成员函数。

总结一下：静态成员函数和静态成员变量，本质是受限制的全局变量和全局函数。静态成员变量专属这个类，受类域和访问限定符的限制。

3. 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。

友元分为：友元函数和友元类

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。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。

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{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
• 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。

• 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。

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;
};

4. 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。

class A
{
public://注释该访问限定符就不能访问B，因为class默认为private// A和B关系// B就是一个普通类，只是受类域和访问限定符限制// B天生就是A的友元class B {public:void funcA(){A aa;aa._a;//B是A的友元}private:int _b;};void funcB(){B bb;//bb._b;//error : A不是B的友元}
private:int _a;
};int main()
{cout << sizeof(A) << endl;//4A aa;//B bb;//errorA::B bb;return 0;
}

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。

5.匿名对象

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;
}

6.拷贝对象时的一些编译器优化

在传参和传返回值的过程中，一般编译器会做一些优化，减少对象的拷贝，这个在一些场景下还 是非常有用的。以下为2018编译器下Debug版本下的结果。

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;
};
void func(A aa)
{}A func1()
{A aa;return aa;
}
int main()
{A aa1(1);//构造函数//一个已经存在的对象拷贝初始化另一个要创建的对象A aa2(aa1);//拷贝构造A aa3 = aa1;//拷贝构造//两个已经存在的对象拷贝，赋值拷贝aa3 = aa2;//赋值A aa4 = 1;//1.先用1构造一个临时对象//2.再用临时对象拷贝构造aa4//3.编译器优化：同一个表达式中，连续构造+构造、构造+拷贝构造、拷贝构造+拷贝构造会合二为一//构造+构造 ->构造//构造+拷贝构造 ->构造//拷贝构造+拷贝构造 ->拷贝构造const A& aa5 = 2;//1.先用2构造一个临时对象//2.然后aa5就是这个临时对象的别名A aa6;//构造func(aa6);//拷贝构造+析构aafunc(A(2));//被优化成：构造+拷贝构造 ->构造func(3);//1.先用3构造一个临时对象//2.被优化成：构造+拷贝构造 ->构造//3.3直接去构造对象aaA aa7 = func1();//1.先拷贝构造形成一个临时对象//2.临时对象再拷贝构造给aa7//3.被优化成：拷贝构造+拷贝构造 ->拷贝构造A aa8;aa8 = func1();//1.先拷贝构造形成一个临时对象//2.临时对象再赋值拷贝构造给aa7func1();//不接收返回值//1.func1()函数里的aa对象构造一次//2.然后再拷贝构造形成一个临时对象return 0;
}

7. 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：

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。

8. 练习题

1.求1+2+3+...+n，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字及条件判 断语句（A?B:C）OJ链接

2.计算日期到天数的转换 OJ链接

3.日期差值 OJ链接

4.打印日期 OJ链接

5.累加天数 OJ链接​​​​​​​

本章结束啦！！！

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