详解C++类和对象（下）完结篇-编程知识

文章目录

写在前面
1. 进一步认识构造函数
- 1.1 初始化列表
- 1.2 初始化列表的特性
- 1.3 explicit关键字
2. static成员变量和static成员函数
- 2.1 static成员的概念
- 2.2 static成员的特性
3. 友元
- 3.1 友元函数
- 3.1 友元类
4. 内部类
5.匿名对象

写在前面

本篇文章详细介绍了C++类和对象中几个重要的概念和特性，包括初始化列表、Static成员、内部类等，下面我们来一一介绍它们。

1. 进一步认识构造函数

通过上篇文章的介绍，我们知道在创建对象时，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。

class Date
{
public://构造函数Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;
};

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。
在这里插入图片描述
因此，为了给成员变量一个定义初始化的地方，C++规定了成员变量在初始化列表中进行初始化。

1.1 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。
在这里插入图片描述

1.2 初始化列表的特性

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)
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。

上篇文章中提到的在成员变量声明的时候给初始值，如果我们没有使用初始化列表，这个初始值就会在初始化列表的地方使用。
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。
我们来思考一下下面代码的运行结果是什么？

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int a = 1):_a1(a), _a2(_a1){}void Print(){cout << " _a1 = " << _a1 << ' ' << " _a2 = " << _a2 << endl;}
private:int _a2;int _a1;
};int main()
{A a;a.Print();return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
我们不禁会发出疑问，为啥_a2的值是随机值呢？
下面我们来分析一下：

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。
例如下面这种情况：
在这里插入图片描述
如果不想发生上述的类型转换，可以使用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 Date
{
public:/*explicit Date(int year = 1900):_year(year){}*/explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day){}Date& operator=(const Date& d){//检查是否是自己给自己赋值if (this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{//Date d = 2024;return 0;
}

在这里插入图片描述

2. static成员变量和static成员函数

2.1 static成员的概念

在C++中，static 关键字可以用于声明类的成员变量和成员函数，使它们成为类的静态成员。静态成员属于类本身，而不是类的对象，因此所有属于该类的对象共享同一个静态成员。

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**。

2.2 static成员的特性

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。

通过上面的介绍，我们来思考下面两个问题：
静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？
非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？
在这里插入图片描述

3. 友元

在 C++ 中，友元是一种机制，允许某些非成员函数或外部类访问一个类的私有成员。通过友元关系，外部函数或类可以直接访问另一个类的私有成员，而无需通过公有接口。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

之前我们想打印Date类的成员，是需要自己实现一个Print函数。那能不能使得Date类像内置类型一样，使用cout实现呢？
答案是可以的，这里重载一下流插入（<<）操作符就可以实现。
在这里插入图片描述
下面我们来重载一下Date类的流插入（<<）操作符。

#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1):_year(year), _month(month), _day(day){}//重载一下流插入<<操作符ostream& operator<<(ostream& out){out << _year << '/' << _month << '/' << '_day' << endl;return out;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2024, 2, 7);Date d2(2024, 2, 8);cout << d1 << d2 << endl;return 0;
}

现在有个问题：现在尝试去重载operator<<，然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。运行上面代码报错。
在这里插入图片描述

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。
在这里插入图片描述

此时就需要友元来解决。operator>>同理。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
友元函数特性：

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。因为友元函数不是类的成员函数，且没有隐藏的this指针，而const是修饰类的成员函数，修饰的是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。

3.1 友元类

友元类是指在类中通过 friend 关键字声明的外部类，外部类可以访问该类的私有成员和受保护成员。
在这里插入图片描述
现在将友元声明注释掉，编译器就会报错。

友元类特性：

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A类和B类，在B类中声明A类为其友元类，那么可以在A类中直接访问B类的私有成员变量，但想在B类中访问A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。

4. 内部类

如果在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。
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内部类特性：