构造函数
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
虽然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
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
初始化列表是每个成员定义的地方
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:因为引用必须初始化,那就需要在定义时初始化
const成员变量:const成员不能被修改,在定义的时候就要给值,否则就不能给值了
自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时):
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
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
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
1. 单参构造函数,没有使用explicit修饰,具有类型转换作用
explicit修饰构造函数,禁止类型转换
2. 虽然有多个参数,但是创建对象时只有第一个参数没有默认值,那么若没有使用explicit修饰, 具有类型转换作用
class Date
{
public:Date(int year, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day){}Date& operator=(const Date& d)//赋值重载-可以不写,默认生成够用{if (this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d(2);d = 2023;//发生类型转换return 0;
}
用整型2023去赋值给日期类对象,实际上会用2023去构造一个临时对象,再用这个临时对象去赋值日期类对象
但若用explicit修饰构造函数后,禁止了类型转换,会报错
static成员
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
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
累积创建了多少个对象:调用构造函数的次数+调用拷贝构造函数的次数
正在使用的还有多少个对象:调用构造函数的次数+调用拷贝构造函数的次数-调用析构函数的次数
对象创建会自动调用构造函数,若是对象是用已存在对象初始化地创建,那就会自动调用拷贝构造函数,对象生命周期结束了会自动调用析构函数,所以以上两种问题可以通过统计构造函数、拷贝构造函数、析构函数的调用次数轻松解决
class A
{
public:A(){n++;m++;}A(const A& a){n++;m++;}~A(){m--;}static int GetN()//没有了this指针,在类外可以用类名::函数名直接调用,不用通过对象.函数名调用{return n;}static int GetM()//没有了this指针{return m;}
private:static int n;//累计创建的对象 静态成员变量属于所有A对象,属于整个类static int m;//正在使用的对象
};int A::n = 0;//在类外定义
int A::m = 0;int main()
{A a1;A a2;A a3(a1);A();//匿名对象,生命周期只在这一行cout << A::GetN() <<" "<<A::GetM()<< endl;cout << a1.GetN() << " " << a1.GetM() << endl;return 0;
}
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
1 友元函数
在实际中若要重载operator<<,但是我们会发现没办法将operator<<重载成成员函数,因为ostream类型的对象要是第一个参数,但是在类的成员函数中,第一个参数是this指针,要是硬重载成为成员函数也是ok的,但是使用起来会非常别扭,比如:
class A
{
public:ostream& operator<<(ostream &out){out << _a << endl;return out;}
private:int _a=0;
};int main()
{A a;a << cout;return 0;
}
是可以运行起来的,但是使用很别扭,所以我们要将operator<<重载成全局函数,这样两个参数的位置就可以由我们来分配了,但又会导致类外没办法访问成员,此时就需要友元来解决
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
class A
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const A& a);friend istream& operator>>(istream& in, A& a);private:int _a=0;
};int main()
{A a;cin >> a;cout << a << endl;return 0;
}istream& operator>>(istream& in, A& a)
{in >> a._a;return in;
}ostream& operator<<(ostream& out,const A&a)
{out << a._a << endl;return out;
}
注意:
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,因为没有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
2 友元类
1 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私有成员
2 友元关系是单向的,不具有交换性
比如现在有Time类和Date类,在Time类中声明Date类为其友元类,那么可以在Date类中可以直接
访问Time类的私有成员变量,但不可以在Time类中访问Date类中私有成员变量
3 友元关系不能传递
如果C是B的友元, B是A的友元,不能说明C是A的友元
4 友元关系不能继承
class Time
{friend class Date;
public:Time(int hour = 1, int minute = 1, int second = 1):_hour(hour),_minute(minute),_second(second){}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day){}void TimeSet(int hour, int minute, int second){_t._hour = hour;//直接访问Time类的私有成员_t._minute = minute;_t._second = second;}
private:int _year;int _month;int _day;Time _t;
};
3 内部类
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
内部类就是外部类的友元类
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
class A
{
public:class B//B天生就是A的友元{public:void Print(const A&a){cout << i << endl;cout << a._m << endl;}};
private:static int i;int _m = 3;
};int A::i = 4;int main()
{A::B b;b.Print(A());return 0;
}
匿名对象
匿名对象的生命周期只有一行
匿名对象这样定义:
class A
{
private:int _a;
};int main()
{A();//匿名对象return 0;
}
平常我们要调用类的成员函数,需要先写一行创建类对象,然后再写一行用对象去调用
class A
{
public:void Print(){cout << _a << endl;}
private:int _a = 9;
};int main()
{A a;a.Print();return 0;
}
此时匿名对象的作用就体现出来了:
class A
{
public:void Print(){cout << _a << endl;}
private:int _a = 9;
};int main()
{A().Print();return 0;
}
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,以减少对象的拷贝
以下面代码为示例:
class A
{
public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A(int a = 0)" << endl;}A(const A& a){_a = a._a;cout << "A(const A& a)" << endl;}A& operator=(const A& a){cout << "A& operator=(const A& a)" << endl;if (this != &a){_a = a._a;}return *this;}~A(){cout << "~A()"<<endl;}private:int _a;
};void f1(A aa)
{}A f2()
{A aa;return aa;
}
1 传值传参
int main()
{// 传值传参A aa1;//调用构造函数f1(aa1);//传值传参,调用拷贝构造(用已存在的对象去初始化地创建新对象)return 0;
}
2 传值返回
A f2()
{A aa;//调用构造函数return aa;//aa作为局部变量出了函数作用域就销毁了,那么会生成一个临时变量(用aa去拷贝构造生成),返回的不是aa,是临时对象
}
int main()
{// 传值返回f2();return 0;
}
3 隐式类型
void f1(A aa)
{}
int main()
{// 隐式类型,连续构造+拷贝构造->优化为直接构造f1(1);return 0;
}
用整型1给A类对象aa传参,会发生隐式类型转换:
首先,会生成一个临时对象(用1去构造这个临时对象)
其次,用这个临时对象去拷贝构造aa
连续的步骤是:构造+拷贝构造
连续的构造,编译器会优化,直接合并成一步:构造
4 表达式传参
void f1(A aa)
{}
int main()
{// 一个表达式中,连续构造+拷贝构造->优化为一个构造f1(A(2));return 0;
}
用匿名对象给A类对象aa传参:
首先,对匿名对象调用构造函数,初始化为2
其次,用匿名对象拷贝构造生成对象aa
连续的步骤:构造+拷贝构造
编译器做优化:直接合并为调用一次构造
5
A f2()
{A aa;//调用构造函数return aa;//aa作为局部变量出了函数作用域就销毁了,那么会生成一个临时变量(用aa去拷贝构造生成),返回的不是aa,是临时对象
}
int main()
{// 一个表达式中,连续拷贝构造+拷贝构造->优化一个拷贝构造A aa2 = f2();return 0;
}
1 调用f2函数,首先创建对象aa,调用了构造函数
2 f2调用结束,要返回aa对象,要生成一个临时对象,用aa拷贝构造生成
3 临时对象带回返回值,临时对象拷贝构造对象aa2
连续的步骤:步骤2+3 即拷贝构造+拷贝构造
编译器优化:直接合并为调用一次拷贝构造
在aa销毁前,用aa拷贝构造aa2
6
A f2()
{A aa;//调用构造函数return aa;//aa作为局部变量出了函数作用域就销毁了,那么会生成一个临时变量(用aa去拷贝构造生成),返回的不是aa,是临时对象
}
int main()
{A aa1;// 一个表达式中,连续拷贝构造+赋值重载->无法优化aa1 = f2();return 0;
}
1 创建aa2,调用构造
2 调用f2函数,创建aa,调用析构
3 返回局部变量aa,先生成临时变量,aa拷贝构造临时对象
4 临时对象赋值给对象aa1
连续步骤:3+4 即拷贝构造+赋值重载
由于不属于一个派系,所以编译器无法优化
7
int main()
{A aa2 = 1;//类型转换return 0;
}
首先会用1去构造一个临时对象,再用这个临时对象去拷贝构造aa2
连续的构造+拷贝构造,编译器直接优化成:构造
8
nt main()
{A aa3 = A(2);return 0;
}
首先用2去构造匿名对象,然后用它去拷贝构造aa3
连续的构造+拷贝构造,编译器直接优化为:构造
然后再调用析构函数,析构aa3对象