c＋＋初阶知识——类和对象（下）

1.构造函数深入

2.类型转换

3.static成员

4.友元

5.内部类

6.匿名对象

7.对象拷⻉时的编译器优化

1.构造函数深入

（1）前我们实现构造函数时，初始化成员变量主要使⽤函数体内赋值，构造函数初始化还有⼀种⽅式，就是初始化列表，初始化列表的使⽤⽅式是以⼀个冒号开始，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。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class Data
{Data(int year=1900, int month=1, int day=1):_year(year),_month(month),_day(day){}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{return 0;
}

（2）每个成员变量在初始化列表中只能出现⼀次，语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地⽅。

（3）引⽤成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型变量，必须放在初始化列表位置进⾏初始化，否则会编译报错。

（4）C++11⽀持在成员变量声明的位置给缺省值，这个缺省值主要是给没有显⽰在初始化列表初始化的成员使⽤的。

（5）尽量使⽤初始化列表初始化，因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会⾛初始化列表，如果这个成员在声明位置给了缺省值，初始化列表会⽤这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值，对于没有显⽰在初始化列表初始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器，C++并没有规定。对于没有显⽰在初始化列表初始化的⾃定义类型成员会调⽤这个成员类型的默认构造函数，如果没有默认构造会编译错误。

（6）初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进⾏初始化，跟成员在初始化列表出现的的先后顺序⽆关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持⼀致。

总结：

每个成员都要走初始化列表：

1.在初始化列表初始化的成员

2.没有在初始化列表的成员

（1）声明的地方有缺省值用缺省值

（2）没有缺省值

a.内置类型，不确定，看编译器，大概率是随机值。

b.自定义类型，调用默认构造，没有默认构造就编译报错。

3.引用 const 没有默认构造自定义，必须在初始化列表初始化。

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，需要有相关内置类型为参数的构造函数

（2）构造函数前⾯加explicit就不再⽀持隐式类型转换

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
// 构造函数explicit就不再⽀持隐式类型转换
// explicit A(int a1)
A(int a1)
:_a1(a1)
{}
//explicit A(int a1, int a2)
A(int a1, int a2)
:_a1(a1)
,_a2(a2)
{}
void Print()
{
cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
}
private:
int _a1 = 1;
int _a2 = 2;
};
int main()
{
// 1构造⼀个A的临时对象，再⽤这个临时对象拷⻉构造aa3
// 编译器遇到连续构造+拷⻉构造->优化为直接构造
A aa1 = 1;
aa1.Print();
const A& aa2 = 1;
// C++11之后才⽀持多参数转化
A aa3 = { 2,2 };
return 0;
}

3.static成员

（1）⽤static修饰的成员变量，称之为静态成员变量，静态成员变量⼀定要在类外进⾏初始化。

（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。

（3）⽤static修饰的成员函数，称之为静态成员函数，静态成员函数没有this指针。

（4）⾮静态的成员函数，可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。

（5）突破类域就可以访问静态成员，可以通过类名::静态成员或者对象.静态成员来访问静态成员变量和静态成员函数。

（6）突破类域就可以访问静态成员，可以通过类名::静态成员或者对象.静态成员来访问静态成员变量和静态成员函数。

（7）静态成员变量不能在声明位置给缺省值初始化，因为缺省值是个构造函数初始化列表的，静态成员变量不属于某个对象，不⾛构造函数初始化列表。

4.友元

（1）友元提供了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，在函数声明或者类声明的前⾯加friend，并且把友元声明放到⼀个类的⾥⾯。

（2）外部友元函数可访问类的私有和保护成员，友元函数仅仅是⼀种声明，他不是类的成员函数。

（3）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。

（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，都可以访问另⼀个类中的私有和保护成员

（6）友元类中的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和保护成员

（7）友元类关系不能传递，如果A是B的友元， B是C的友元，但是A不是C的友元。

（8）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。

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
// 友元声明
friend class B;
private:
int _a1 = 1;
int _a2 = 2;
};
class B
{
public:
void func1(const A& aa)
{
cout << aa._a1 << endl;
cout << _b1 << endl;
}
void func2(const A& aa)
{
cout << aa._a2 << endl;
cout << _b2 << endl;
}
private:
int _b1 = 3;
int _b2 = 4;
};
int main()
{
A aa;
B bb;
bb.func1(aa);
bb.func1(aa);
return 0;
}

5.内部类

（1）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，跟定义在全局相⽐，他只是受外部类类域限制和访问限定符限制，所以外部类定义的对象中不包含内部类。

（2）内部类默认是外部类的友元类。

（3)内部类本质也是⼀种封装，当A类跟B类紧密关联，A类实现出来主要就是给B类使⽤，那么可以考虑把A类设计为B的内部类，如果放到private/protected位置，那么A类就是B类的专属内部类，其他地⽅都⽤不了。

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
private:
static int _k;
int _h = 1;
public:
class B // B默认就是A的友元
{
public:
void foo(const A& a)
{
cout << _k << endl;
//OK
cout << a._h << endl;
//OK
}
};
};
int A::_k = 1;
int main()
{
cout << sizeof(A) << endl;
A::B b;
A aa;
b.foo(aa);
return 0;
}

6.匿名对象

（1）⽤类型(实参) 定义出来的对象叫做匿名对象，相⽐之前我们定义的类型对象名(实参) 定义出来的叫有名对象

（2）匿名对象⽣命周期只在当前⼀⾏，⼀般临时定义⼀个对象当前⽤⼀下即可，就可以定义匿名对象。

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(1);
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;
}

7.对象拷⻉时的编译器优化

（1）现代编译器会为了尽可能提⾼程序的效率，在不影响正确性的情况下会尽可能减少⼀些传参和传参过程中可以省略的拷⻉。

（2）如何优化C++标准并没有严格规定，各个编译器会根据情况⾃⾏处理。当前主流的相对新⼀点的编译器对于连续⼀个表达式步骤中的连续拷⻉会进⾏合并优化，有些更新更"激进"的编译还会进⾏跨⾏跨表达式的合并优化。

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A(int a = 0)
:_a1(a)
{
cout << "A(int a)" << endl;
}
A(const A& aa)
:_a1(aa._a1)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
A& operator=(const A& aa)
{
cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
if (this != &aa)
_a1 = aa._a1;
}
return *this;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _a1 = 1;
};
void f1(A aa)
{}
A f2()
{
A aa;
return aa;
}
int main()
{
// 传值传参
A aa1;
f1(aa1);
cout << endl;
// 隐式类型，连续构造+拷⻉构造->优化为直接构造
f1(1);
// ⼀个表达式中，连续构造+拷⻉构造->优化为⼀个构造
f1(A(2));
cout << endl;
cout << "***********************************************" << endl;
// 传值返回
// 返回时⼀个表达式中，连续拷⻉构造+拷⻉构造->优化⼀个拷⻉构造 （vs2019）
// ⼀些编译器会优化得更厉害，进⾏跨⾏合并优化，直接变为构造。（vs2022）
f2();
cout << endl;
// 返回时⼀个表达式中，连续拷⻉构造+拷⻉构造->优化⼀个拷⻉构造 （vs2019）
// ⼀些编译器会优化得更厉害，进⾏跨⾏合并优化，直接变为构造。（vs2022）
A aa2 = f2();
cout << endl;
// ⼀个表达式中，连续拷⻉构造+赋值重载->⽆法优化
aa1 = f2();
cout << endl;
return 0;
}