C++心决之类和对象详解(下篇)(封装进阶篇)

一枕眠秋雨

发布于 2024-05-04 08:57:13

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发布于 2024-05-04 08:57:13

文章被收录于专栏：司钰秘籍

1. 再谈构造函数

1.1 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。

class Date
{
public:
 Date(int year, int month, int day)
 {
 _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 。

1.2 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。

class Date
{
public:
 Date(int year, int month, int day)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};

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
const成员变量
自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

class A
{
public:
 A(int a)
 :_a(a)
 {}
private:
 int _a;
};
class B
{
public:
 B(int a, int ref)
 :_aobj(a)
 ,_ref(ref)
 ,_n(10)
 {}
private:
 A _aobj; // 没有默认构造函数
 int& _ref; // 引用
 const int _n; // const 
}

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。

class Time
{
public:
 Time(int hour = 0)
 :_hour(hour)
 {
 cout << "Time()" << endl;
 }
private:
 int _hour;
};
class Date
{
public:
 Date(int day)
 {}
private:
 int _day;
 Time _t;
};
int main()
{
 Date d(1);
}

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

1.3 explicit关键字

构造函数不仅可以构造与初始化对象， 对于接收单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用 。接收单个参数的构造函数具体表现：

1. 构造函数只有一个参数

2. 构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余参数都有默认值

3. 全缺省构造函数

class Date
{
public:
 // 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---explicit去掉之后，代码可以通过编译
 explicit Date(int year)
 :_year(year)
 {}
 /*
 // 2. 虽然有多个参数，但是创建对象时后两个参数可以不传递，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
 explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 */
 Date& operator=(const Date& d)
 {
 if (this != &d)
 {
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 }
 return *this;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
void Test()
{
 Date d1(2022);
 // 用一个整形变量给日期类型对象赋值
 // 实际编译器背后会用2023构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
 d1 = 2023;
 // 将1屏蔽掉，2放开时则编译失败，因为explicit修饰构造函数，禁止了单参构造函数类型转换的作
用
}

上述代码可读性不是很好，用 explicit 修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换 。

2. static成员

2.1 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

2.2 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

【问题】 1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？不可以,非静态成员函数是要隐式的传this指针的,而静态成员函数没有this指针 2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？可以,类的静态成员函数是是类的成员，因此非静态成员函数也可以调用类的静态成员函数。

3. 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

3.1 友元函数

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。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，此时就需要友元来解决。operator>> 同理。

class Date
{
public:
 Date(int year, int month, int day)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 // d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
 // 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this，所以d1必须放在<<的左侧
 ostream& operator<<(ostream& _cout)
 {
 _cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 return _cout;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};

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 Date
{
 friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
 friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
 _cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
 return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
 _cin >> d._year;
 _cin >> d._month;
 _cin >> d._day;
 return _cin;
}
int main()
{
 Date d;
 cin >> d;
 cout << d << endl;
 return 0;
}

说明 :

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(友元函数并不是类的成员函数，类的成员函数中有this指针，this指针才需要被const修饰)(非成员函数不允许使用类型限定符)
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

3.2 友元类

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类中直接访问Time类的私有成员变量，但想在Time类中访问Date类中私有的成员变量则不行。
友元关系不能传递
如果B是A的友元，C是B的友元，则不能说明C时A的友元。
友元关系不能继承

class Time
{
 friend class Date; // 声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就直接访问Time类中的私有成
员变量
public:
 Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0)
 : _hour(hour)
 , _minute(minute)
 , _second(second)
 {}
 
private:
 int _hour;
 int _minute;
 int _second;
};
class Date
{
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 
 void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second)
 {
 // 直接访问时间类私有的成员变量
 _t._hour = hour;
 _t._minute = minute;
 _t._second = second;
 }
 
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
 Time _t;
};