【C -＞ Cpp】由C迈向Cpp （6）：静态、友元和内部类-编程知识

标题：【C -＞ Cpp】由C迈向Cpp （6）：静态、友元和内部类

@水墨不写bug

（图片来源于网络）

（一）静态成员

（二）友元

（三）内部类

（四）深入理解类和对象、总结

正文开始：

（一）静态成员

C语言中有静态的概念，比如静态函数和静态变量。

静态变量：存储在静态区，随着主函数的开始而创建并初始化，随着程序结束而销毁。选择创建静态变量，会使变量的生命周期延长到程序结束。

静态函数则是不同的概念：静态函数只能在当前源文件中访问，不能被其他源文件访问调用。选择定义静态函数的作用是将函数的作用域限制在当前源文件内，并且可以避免与其他源文件中定义的同名函数发生冲突。

Cpp中，由于新增了类和对象的特性，对静态变量的处理就有所不同了。

类中是可以创建静态变量的，由于静态变量存储在静态区，只初始化一次，所以一个类（Class）内部（定义）包含有的静态变量是可以通过任意一个这个Class创建的对象来访问的，这也就表明了这个静态变量是属于这个类的，而不是单独属于某个实例化的对象。

如果我们执行下面这一段代码：

#include<cstdlib>
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{public:private:static int _a;int _b;int _c;
};
int main()
{A aa;cout << sizeof(aa) << endl;return 0;
}

结果可能会让你惊讶：静态对象_a不是存储在对象aa中的！

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。

（类的成员函数指针也不存放在类内，而是存放在公共的代码段）

其次，类静态对象的定义是在类外部的。

class A
{
public:private:static int _a;int _b;int _c;
};int A::_a = 5;

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

访问方式：

类静态成员对象有两种访问方式：

1）通过实例化的对象访问；
    A aa;//实例化一个对象aa._a++;//通过对象访问

2）通过类名访问；
    A::_a++;//直接通过类名访问

3. 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

>同时就是说：静态成员函数只可以访问静态变量

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

（二）友元

友元是通过一个关键字（friend）来实现的；我们在实现一个类的时候，通常把成员函数定义为共有（public），而把成员变量定义为私有（private）。

如果我们在项目中想要通过重载cout来输出自己的自定义类型对象时，一定会遇到这样的问题：


ostream& operator<<(const Date d) 
{out << this->_year << " " << this->_month << " " << this->_day;out << endl;return out;
}

由于用类对象调用重载后的函数时，参数的顺序首先是this，其次是其他的对象。所以调用重载后的cout会十分的别扭，而与常规的逻辑不同：

    cout<<d1;

解决方法就是第一个参数必须是cout，其次是其他参数。由于类内部定义的函数的第一个参数必是this指针，所以这个逻辑正确的函数必须在类外定义。

但是由于类外的函数不能访问类的private的成员函数，所以为了解决这一问题，Cpp就引入“友元”的概念：

成为友元的函数可以突破private的限制，直接访问类的私有成员变量。

友元分为：#友元函数和友元类#

注意：

1）友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利；

2）但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用。

通过定义友元函数，我们可以写出逻辑正确的cout重载函数：

ostream& operator<<(ostream& out, const Date d) 
{out << d._year << " " << d._month << " " << d._day;out << endl;return out;
}

函数的效果：

（三）内部类

什么是内部类？如果一个类，它定义在另一个类的内部，那么这个定义在内部的类就称为“内部类”。

示例：

class A
{class B{int _c;    };
};

此时，B就是A的内部类。

内部类也是一个类，只不过他被A的作用域又封装了一层，想要找到B，则要：

//创建一个类B，需要在A的作用域中去寻找A::B aa;

内部类是一个独立的类，它是外部类A的友元类：

内部类B可以访问A的私有成员，而A不能访问B的私有成员。

（内部可以访问外部，而不能反着来）

其他特性：
        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。

（四）深入理解类和对象、总结

假如将来你要开一家外卖公司，需要打造你的项目，这时你该如何保存信息？

创建多个类：外卖骑手，商家，顾客类；

每个类包含的信息（包含的成员变量），拥有的功能（实现的函数）都是最必要的：

骑手：姓名，电话，实时位置信息等；

商家：店名，位置，菜品，价格信息等；

顾客：姓名，电话，住址信息等；

这些成员变量就是根据实际需求来定义的。对于这些类，他们之间也会有交互，需要实现交互函数，这就是后话了。

类和对象是一种能够将现实生活中的关系相对较好的表现出来，这也是面向对象编程的实际需求。

与此同时，现实生活中的实体计算机并不认识现实生活中的对象，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。

考虑显示需求：

对于商家，他们都有一个特征：他们是卖东西的，需要客户。

对于骑手，他们的特征是：他们是接单送单的，需要商家的订单。

对于顾客，他们的特征是：他们是需要产品的，要在商家那里消费的，需要商家。

据此，我们可以把所有的商家抽象为一类，创建一个商家类；把所有的骑手抽象为一个类，创建一个骑手类；把所有的顾客抽象为一个类，创建一个顾客类。

类是对象的抽象，对象是类的实际体现。

类的属性和功能来源于生活中的实际需要。

用一张图总结：

完~

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