C++类和对象(下) 初始化列表 、static成员、友元、内部类等等

news2025/10/31 12:04:34

1.再探构造函数

  1. 之前使用构造函数时都是在函数体内初始化成员变量，还有一种构造函数的用法，叫做初始化列表；那么怎么使用呢？
    1. 使用方法用冒号开始(" : ")要写多个就用逗号(" , ")隔开数据成队列
    2. 每个成员变量后面跟着一个括号，括号内就是初始化的内容；括号内可以是初始值或者一个表达式
  2. 每个成员变量只要初始化一次就行了，不能重复初始化；这里也是成员变量定义的地方
  3. 引用成员变量、const成员变量、没有默认构造的类 类型变量，这三类必须在初始化列表位置进行初始化，否则会报错
  4. C++11支持在成员变量声明的位置给上缺省值，这里的缺省值是给初始化列表使用的，当没有显示写初始化列表就会用到缺省值
  5. 下列是思维动图形式的小总结
  6. 初始化列表中是按照成员变量声明处的顺序来进行初始化的，与初始化列表中写的先后顺序无关，所以建议声明的顺序和初始化列表的保持一致；当然也是和内存存储顺序有关(地址处低到高)
  7. 每个构造函数都有初始化列表，没有显示写会自动生成
  8. 补充：
    1. 函数的缺省值是提供给实参使用的，成员变量处的缺省值是提供给初始化列表使用的
    2. 调用函数建立栈帧时对象就会申请空间，构造函数是用来初始化的；两者之间要区分

#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
	Date(int day = 100)
	{
		_day = day;
	}
private:
	int _day;
};
class A
{
public:
	A(int a = 1, int b = 1, int c = 1)
		: _a(a)
		, _b(b)
		,_ca(c)
		,_quote(a)
		, _ptr((int*)malloc(12))//还可以是表达式
	{
		if (_ptr == nullptr)
		{
			perror("_prt fail");
		}
		else
		{
			memset(_ptr, 1, 12);//给内存初始化为 全1
		}
	}
	void Print()
	{
		cout << _a << '/' << _b << '/' << _c << endl;
	}
private:
    //声明
	int _a = 10; // 这里的是给初始化列表使用的缺省值
	int _b = 20;
	int _c = 30; //没有显示写时，缺省值就会用上
	int* _ptr;

	//下列的都必须使用初始化列表
	const int _ca;//必须要有初始化
	int& _quote;
	Date _ddy;// 没有默认构造会报错
};

int main()
{
	A aa(2024,8,23);
	aa.Print();

	return 0;
}

2.类型转换

  1. C++支持内置类型隐式类型转换为类类型对象，需要对应的内置类型为参数(实参)的构造函数
  2. 如果不需要隐式类型转换了，构造函数前面加explicit就不再支持隐式类型转换
  3. 类类型的对象之间也可以隐式转换，需要对应构造函数支持
class AB
{
public:
	//explicit AB(char a = 0, char b = 0)
	AB(char a = 0,char b = 0)
	{
		_a = a;
		//_b = b;
	}
	void Print()
	{
		cout << _a << _b << endl;
	}
private:
	char _a;
	char _b = 'b';
};
class Stack
{
public:
	Stack()
	{

	}
	void Push(const AB& abp)
	{
		//...
	}
private:
	AB _arr[10];
	int _size;
};
int main()
{
	//隐式类型转换
	//65构造AB类的临时对象，然后用这个临时对象拷贝给au
	//编译器将 连续构造 + 拷贝构造 ，优化成直接构造
	AB au = 65;
	//AB au = "abcd";字符串不可以隐式类型转换
	au.Print();

	AB& aup = au;
	const AB& p = 2; // 2 会产生临时对象，具有常性，需要const


	Stack st;
	AB aa1(60, 70);
	st.Push(aa1);

	AB aa2 = { 88,99 };//支持多参数
	
	// C++11 才支持的
	const AB& aa3 = { 77,78 };

	//上面的方法麻烦，还需要创建类再插入;这里可以直接插入
	//因为AB是多参数的
	st.Push({ 77,78 });
	return 0;
}

3.static成员

  1. 用static修饰的成员变量， 叫做静态成员变量，静态成员变量一定要在类外面初始化
  2. 静态成员变量为 所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，不存在对象中，存放在静态区；当前同类型的对象也可以访问
  3. 被static修饰的成员函数，叫静态成员函数，静态成员函数是没有this指针的；如果要返回静态成员变量需要静态成员函数
  4. 静态成员函数中可以访问其他的静态成员，但是不能访问非静态成员，因为没有this指针
  5. 非静态的成员函数，可以任意访问静态成员函数和静态成员变量
  6. 突破类域的限制就可以访问静态成员，通过 fun3::Getb() 或者 fufu.Getb()；就可以访问静态成员函数和静态成员变量
  7. 虽然可以任意访问静态成员，但静态成员也是类的成员，也会受到public、protected、private访问限定符的限制
  8. 静态成员变量，不走构造函数的初始化列表；因为不属于某一个类，自然给初始化列表的缺省值也不能用
class fun2
{
public:
	static int _aa;

	fun2()
	{

	}
	void sum()
	{
		_a--;
	}
	static int Geta()//不可以访问非静态的，非静态的可以访问静态的
	{
		_a += 2;
		return _a;//虽然都可以访问静态成员变量，但是正常情况下是需要this指针才能当作返回值
		//得出如果要返回静态成员变量需要静态成员函数
	}
private:
	static int _a;
};

class fun3
{
public:
	static int Getb()
	{
		//调用函数 返回结果
		return fun2::Geta();//因为是静态函数所以都可访问，但也受访问限定符限制 
	}
private:
	static int _b;
};

//在类外初始化
int fun3::_b = 30;

int fun2::_aa = 22;
int fun2::_a = 10;
int main()
{
	int at = 1;
	fun2 f1;
	f1.sum();
	cout << fun2::Geta() << endl;

	//大小是1，标识这个对象，静态成员变量在静态区
	cout << sizeof(f1) << endl;

	//都可以访问静态函数
	cout << fun3::Getb() << endl;

	//所有类都可以访问,但是会受到类域限制
	cout << fun2::_aa << endl;


	//访问静态成员函数两种方式，常用 :: 符号访问
	fun3 fufu;
	cout << fun3::Getb() << endl;
	cout << fufu.Getb() << endl;
	return 0;
}

补充：

  1. 静态的变量第一次走到那里才会初始化；全局的静态会在，main函数之前初始化。
  2. 编译阶段会有语法检查；变量初始化时，如果不使用会被优化；

4.友元

  1. 友元提供一种突破类访问限定符封装的方式，友元分为：友元函数和友元类，在函数声明前面加上friend，把友元声明放到类里
  2. 外部的友元函数可以访问类的私有和保护成员，就是一个声明，不是类的成员，也不会占用额外空间
  3. 友元函数可以在类的任何地方定义，不受类访问限定符限制；一般都放到类的最开头
  4. 一个函数可以是多个类的友元函数
  5. 友元类中的成员函数都可以是另一个类的友元函数，可以访问另一个类的私有和保护
  6. 不过友元类是单向的，A类是B类的友元，但是B类不可以是A类的友元
  7. 友元类没有传递性，A类是B类的友元，B类可以是C类的友元，但是A类不可以是C类的友元；如果希望是那么在C类写上A类的友元声明
  8. 友元也有弊端，友元会增加耦合度，破坏了封装，尽量不用
//前置声明
void Print();
class yy
{
	//友元函数声明
	friend int sum(const yy& x1, const yy& x2);
	friend void Print();

	//友元类声明,单向的；yy类不可访问cl类
	friend class cl;
public:
	void print2()
	{
		Print();
	}
private:
	int _a = 10;
	int _b = 20;
};

int sum(const yy& x1,const yy& x2)
{
	
	return x1._a + x2._b;
}

void Print()
{
	cout << 11 << endl;
}

class cl
{
	int sum1(const yy& x1, const yy& x2)
	{

		return x1._a + x2._b;
	}
	int sum3(const yy& x1, const yy& x2)
	{
		return x1._a + x2._b;
	}
};

int main()
{
	yy x1, x2;

	int ret = sum(x1, x2);

	cout << ret << endl;

	//此时证明写了友元函数声明，可以双方互相访问
	x1.print2();
	return 0;
}

5.内部类

  1. 如果一个类定义在另一个类的内部，那么这个类就叫做内部类；内部类是一个独立的类(计算外部类的空间时，不会开辟内部类的)，只受到访问限定符的限制和外部类的类域限制，所以外部类定义的对象中不包含内部类
  2. 内部类本质也是一种封装，但A类和B类达成合作关系(B类频繁使用A类)，此时可以考虑写一个专属内部类，就是把A类放到private/protected位置；这样其他地方想创建A类，就创建不了
  3. 可以看看这题，更好的理解

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _a << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a = 10;
	class B
	{
	private:
		int _x;
		double _y;
	};
};
//匿名对象
int main()
{
	A aa;
	aa.Print();
	//A aa(); //此时不确定是函数还是类

	cout << sizeof(aa) << endl;//计算的大小是4，并不包含B类
	return 0;
}

6.匿名对象

  1. 用类型(实参)，这种对象叫做匿名对象；之前的那种是有名对象 类型 对象名(实参)，是有名对象
  2. 匿名对象的生命周期只有一行，和编译器生成的临时对象一样；一般临时用一下，可以用匿名对象
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _a << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a = 10;
};

int main()
{

	A aa;
	aa.Print();
	//A aa(); //此时不确定是函数还是类

	//匿名对象，和临时对象一样声明周期只有一行，
	A();

	//匿名对象，可以直接调用函数;对比上面要少写一行
	A().Print();
	return 0;
}

7.对象拷贝时的编译器优化

  1. 现在的编译器为了提高程序的效率，不影响正确性的情况下都会进行优化；尽可能减少传值和传返回值的过程可省略的部分
  2. 有像 构造临时对象 + 拷贝构造 优化成直接构造
  3. 至于怎么优化看各自的编译器，C++并没有严格的规定；当前主流的比较新的编译器会优化连续拷贝并进行合并优化，有些编译器会更加激进的合并优化
  4. 初始化对象时，强制类型转换也是根据构造函数来看的，是需要看构造函数的参数的
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a = 1)" << endl;
	}
	//拷贝构造
	A(const A& xx)
		:_a(xx._a)
	{
		cout << "A(const A & xx)" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << _a << "~A()" << endl;
	}
	void Print()
	{
		cout << _a << endl;
	}
	A& operator++()
	{
		_a+= 100;
		return *this;
	}

	A& operator=(const A& xx)
	{
		cout << "A& operator=(const A& xx)" << endl;
		if (this != &xx)//不能和自己相同，否则就不对了
		{
			_a = xx._a;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _a;
};

void fun1(A aa)
{
	
}

//初始化对象时
//int main()
//{
//	A tmp = 1;// 构造一个临时对象 + 拷贝构造  都会转化成直接构造
//
//	const A& at = 10;//直接会强制类型转换，这个强制类型转换也是根据构造函数来看的
//	return 0;
//}

//传参时的优化
//int main()
//{
//	A aa(1);
//	fun1(aa);//没有使用引用，会产生拷贝构造,出函数临时对象销毁
//
//	cout << endl;
//
//	//有优化
//	fun1(A(20));
//
//	cout << endl;
//
//	//有优化
//	fun1(30);//构造临时对象 + 拷贝构造 优化成直接构造
//	return 0;
//}


//返回值
A fun2()
{
	A aa(1);
	++aa;
	cout << "------" << endl;
	return aa;//vs2022 优化比19版 更加激进；把aa的构造，拿101直接构造临时对象,并作为返回值
}

//int main()
//{
//	fun2().Print();//使用函数的临时对象调用函数，并且临时对象的生命周期只在这一行
//	cout << "********" << endl;
//	return 0;
//}

int main()
{
	A ret;
	ret = fun2();// 拿临时对象去赋值拷贝构造; 只优化了fun2()的拷贝构造
	ret.Print();

	cout << "**********" << endl << endl;
	return 0;
}

做好自己，减少竞争性的努力，走好自己的路，超越昨天的自己

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