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一、初始化列表
1.1 - 定义
构造函数初始化列表以一个冒号开始，接着是以逗号分隔的数据成员列表，每个数据成员后面跟一个放在括号中的初始化式。
class Date
{
public:
// 一、在构造函数体内进行赋值操作
/*Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}*/
// 二、使用初始化列表
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
: _year(year), _month(month), _day(day) {}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};1.2 - 使用初始化列表的原因
-
性能原因。对于内置类型的成员变量，使用初始化列表和在构造函数体内赋值差别不是很大，但是对于类类型的成员变量来说，最好使用初始化列表。例如：
#include <iostream> using namespace std; class A { public: // 默认的构造函数 A(int x = 0) : _i(x) { cout << "A(int x = 0)" << endl; } // 拷贝构造函数 A(const A& a) : _i(a._i) { cout << "A(const A& a)" << endl; } // 赋值运算符重载 A& operator=(const A& a) { cout << "A& operator=(const A& a)" << endl; _i = a._i; return *this; } void Print() const { cout << _i << endl; } private: int _i; }; class B { public: // 拷贝构造函数 B(const A& a) { _a.Print(); _a = a; _a.Print(); } private: A _a; }; int main() { A a(10); // A(int x = 0) B b(a); // A(int x = 0) // 0 // A& operator=(const A& a) // 10 return 0; }class B { public: B(const A& a) : _a(a) { _a.Print(); } private: A _a; };
class B { public: B(int x = 0) : _a(x) { _a.Print(); } private: A _a; };
-
除了性能原因之外，有时候初始化列表是不可或缺的。类包含以下成员变量时，必须放在初始化列表位置进行初始化：
const成员变量，因为const对象必须初始化。- 引用类型的成员变量，因为引用必须初始化。
- 没有默认构造函数的类类型成员变量，因为使用初始化列表时不必调用默认构造函数来初始化，可以直接调用对应的构造函数来初始化。
#include <iostream> using namespace std; class A { public: // 带参的构造函数 A(int x) : _i(x) { cout << "A(int x)" << endl; } private: int _i; }; class B { public: B(int y, int& r, int x) : _j(y), _r(r), _a(x) {} private: const int _j; // const 成员变量 int& _r; // 引用类型的成员变量 A _a; // 没有默认构造函数的类类型的成员变量 }; int main() { int n = 20; B b(10, n, 30); // A(int x) return 0; }
1.3 - 成员变量的初始化顺序
成员变量在类中声明的次序就是其在初始化列表中初始化的顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关。
class A
{
public:
A(int x = 0) : _j(x), _i(_j) {}
void Print() const
{
cout << _i << " " << _j << endl;
}
private:
int _i;
int _j;
};
int main()
{
A a;
a.Print(); // 随机值 0
return 0;
}二、静态成员
2.1 - 静态成员变量
对象的内存中包含了成员变量，不同的对象占用不同的内存，这使得不同对象的成员变量相互独立，它们的值不受其他对象的影响。可是有时候我们希望在多个对象之间共享数据，在对象 a 改变了某份数据后，对象 b 可以检测到。共享数据的典型使用场景是计数。
在 C++ 中，可以使用静态成员变量来实现多个对象共享数据的目标。静态成员变量是一种特殊的成员变量，它被关键字 static 修饰。
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A() { ++_count; }
A(const A& a) { ++_count; }
~A() { --_count; }
static int _count; // 静态成员变量
};
int A::_count = 0;
int main()
{
cout << A::_count << endl; // 0
A a1;
A a2;
A a3(a1);
A a4(a2);
cout << A::_count << endl; // 4
return 0;
}这段代码定义了一个类 A，其静态成员变量 _count 用来统计当前创建出来的类对象的个数。
static 成员变量的特性：
-
static 成员变量属于类，不属于某个具体的对象，即使创建多个对象，也只为
_count分配一份内存，所有对象使用的都是这份内存中的数据。 -
static 成员变量不占用对象内存，而是在所有对象之外开辟内存，即使不创建对象也可以访问，所以
sizeof(A) == 1。 -
static 成员变量既可以通过对象来访问，也可以通过类来访问，例如：
A::_count。 -
static 成员变量必须在类的外部初始化，具体形式为：
type class::name = value; -
static 成员变量的内存既不是在声明类时分配，也不是在创建对象时分配，而是在类外初始化时分配，所以没有在类外部初始化的 static 成员变量不能使用。
2.2 - 静态成员函数
在类中，static 除了可以声明静态成员变量，还可以声明静态成员函数。
编译器在编译一个普通成员函数时，会隐式地增加一个形参 this，并把调用该函数的对象的地址赋值给 this，所以普通成员函数只能在创建对象后通过对象来调用，因为它需要当前对象的地址。而静态成员函数可以通过类来直接调用，编译器不会为它增加形参 this，它不需要当前对象的地址，所以不管有没有创建对象，都可以调用静态成员函数。
普通成员函数可以访问所有成员（包括成员变量和成员函数），而静态成员函数因为没有 this 指针，不知道指向哪个对象，所以无法访问对象的成员变量，即不能访问普通成员变量，也无法调用普通成员函数，只能访问静态成员变量和调用静态成员函数。
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A() { ++_count; }
A(const A& a) { ++_count; }
~A() { --_count; }
static int GetCount() { return _count; } // 静态成员函数
private:
static int _count; // 静态成员变量
};
int A::_count = 0;
int main()
{
cout << A::GetCount() << endl; // 0
A a1;
A a2;
A a3(a1);
A a4(a2);
cout << A::GetCount() << endl; // 4
return 0;
}三、友元
私有成员只能在类的成员函数内部访问，如果想在别处访问对象的私有成员，只能通过类提供的接口（成员函数）间接地进行。这些固然能带来数据隐藏的好处，利于将来程序的扩充，但也会增加程序书写的麻烦。
C++ 设计者认为，如果有的程序员真的非常怕麻烦，就是想在类的成员函数外部直接访问对象的私有成员，那还是做一点妥协以满足他们的愿望为好，这也算是眼前利益和长远利益的折中。因此，C++ 就有了友元（friend） 的概念。打个比方，这相当于是说：朋友是值得信任的，所以可以对他们公开自己的隐私。
友元分为两种：友元函数和友元类。
3.1 - 友元函数
在定义一个类的时候，可以把一些函数（包括全局函数和其他类的成员函数）声明为友元，这样那些函数就成为该类的友元函数，在友元函数内部就可以访问该类对象的私有成员了。注意：友元函数可以在类定义的任何地方声明，不受类访问限定符的限制。
将全局函数声明为友元的写法如下：
friend 返回值类型 函数名(参数列表);将其他类的成员函数声明为友元的写法如下：
friend 返回值类型 其他类的类名::成员函数名(参数列表);但是，不能把其他类的私有成员函数声明为友元。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
: _year(year), _month(month), _day(day) {}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 流插入运算符（<<）重载
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return out;
}
// 流提取运算符（>>）重载
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
in >> d._year >> d._month >> d._day;
return in;
}
int main()
{
Date d;
cout << d << endl; // 1949-10-1
cin >> d; // 假设输入：2023 5 1
cout << d << endl; // 2023-5-1
return 0;
}3.2 - 友元类
一个类 A 可以将另一个类 B 声明为自己的友元，类 B 的所有成员函数就都可以访问类 A 对象的私有成员。在类定义中声明友元类的写法如下：
friend class 类名;示例：
class Time
{
friend class Date;
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 = 1949, int month = 10, int day = 1)
: _year(year), _month(month), _day(day) {}
void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second)
{
_t._hour = hour;
_t._minute = minute;
_t._second = second;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
int main()
{
Date d(2023, 5, 1);
d.SetTimeOfDate(12, 30, 00);
return 0;
}
四、内部类
如果一个类定义在另一类的内部，这个内部类就叫作内部类。内部类是一个独立的类，它不属于外部内，更不能通过外部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。
注意：内部类是外部类的友元类，参考友元类的定义，内部类可以通过外部类的对象来访问外部类中的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。
特性：
-
内部类可以定义在外部类的 public、protected、private 都是可以的。
-
内部类可以直接访问外部类的 static 成员，不需要外部类的对象/类名。
-
sizeof(外部类) = 外部类，和内部类没有任何关系。
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A(int x = 0) : _i(x) {}
// 内部类
class B
{
public:
B(int y = 0) : _j(y) {}
void func(const A& a)
{
cout << _s << " " << a._i << endl;
}
private:
int _j;
};
private:
static int _s;
int _i;
};
int A::_s = 1;
int main()
{
cout << sizeof(A) << endl; // 4
A a(10);
A::B b;
b.func(a); // 1 10
return 0;
}五、匿名对象
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A(int x = 0) : _i(x)
{
cout << "A(int x = 0)" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _i;
};
int main()
{
// 非匿名对象：
// A a1;
// A a2(10);
// 匿名对象（顾名思义，即没有名字的对象）：
A();
A(10);
return 0;
}5.1 - 匿名对象的特性
-
匿名对象的生命周期只有它所在的那一行：
-
匿名对象具有常性：
// A& ra = A(10); // error(权限放大) const A& ra = A(10); // ok -
使用常引用会延长匿名对象的生命周期：
5.2 - 匿名对象的使用场景
-
当方法只调用一次的时候就可以使用匿名对象：
#include <iostream> using namespace std; class Solution { public: int SumSolution(int n) { int sum = 0; for (int i = 1; i <= n; ++i) { sum += i; } return sum; } }; int main() { cout << Solution().SumSolution(100) << endl; // 5050 return 0; } -
当作参数进行传递：
#include <iostream> using namespace std; class Date { friend void Display(const Date& d); public: Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1) : _year(year), _month(month), _day(day) {} private: int _year; int _month; int _day; }; void Display(const Date& d) { cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl; } int main() { Display(Date(2023, 5, 1)); // 2023-5-1 return 0; }
六、编译器所做的一些优化
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A(int x = 0) : _i(x)
{
cout << "A(int x = 0)" << endl;
}
A(const A& a) : _i(a._i)
{
cout << "A(const A& a)" << endl;
}
A& operator=(const A& a)
{
cout << "A& operator=(const A& a)" << endl;
if (this != &a)
{
_i = a._i;
}
return *this;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _i;
};
void func1(A a)
{
}
A func2()
{
A a;
return a;
}
int main()
{
func1(10);
// 构造（隐式类型转换）+ 拷贝构造 --> 优化成一个构造
cout << "------------------" << endl;
func1(A(10));
// 构造 + 拷贝构造 --> 优化成一个构造
cout << "------------------" << endl;
A ret1 = func2();
// 在一个表达式中，连续的拷贝构造 --> 优化成一个拷贝构造
cout << "------------------" << endl;
// A ret2;
// 1. 构造
// ret2 = func2();
// 2. 赋值运算符重载
// 编译器无法优化
return 0;
}
