【C++】4.类和对象(下)

1.再谈构造函数

1°赋值

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

构造函数体中的语句只能将其称作为赋初值，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。

为什么要初始化列表?

可以理解成初始化列表是对象的成员变量的定义的地方 定义的时候进行初始化

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

• 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)
• 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 int& _ref;

const成员变量 const int _n;

自定义类型成员(该类没有默认构造函数) A _aobj;

• 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。
• 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

#include <iostream>
using namespace std; 

class A 
{
public:
    A(int a)
        :_a1(a)
        ,_a2(_a1) 
    {}

    void Print() 
    {
        cout<<_a1<<" "<<_a2<<endl;
    }
private:
    int _a2;
    int _a1;
};

int main() {
    A aa(1);
    aa.Print();
}

输出1和随机值

声明顺序会决定初始化顺序

先声明a2 再声明a1

所以先初始化a2 后初始化a1

a2=a1 a1还未初始化 所以a2为随机值

a1=a 1传给a a再给a1 a1=1

所以声明和初始化顺序要保持一致

3°explicit关键字

构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用。

用explicit修饰构造函数，将会禁止单参构造函数的隐式转换。

//explicit
//单参数 C++98
class Date
{
public:
    explicit Date(int year)//加explicit可以不让隐式类型转换发生
        :_year(year)
    {}
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main()
{
    Date d1(1);  //构造
    //const Date& d2 = 2; //隐式类型转换 构造出tmp(2)+再用tmp拷贝构造t2(tmp)+优化成直接构造
    //引用就是中间产生的临时对象
    Date d3 = d1;//拷贝构造
    int i = 1;
    const double& d = i;//临时变量具有常性 i->临时变量->d
    return 0;
}

//多参数
class Date
{
public:
    explicit Date(int year, int month, int day)//加explicit可以不让隐式类型转换发生
        :_year(year)
        ,_month(month)
        ,_day(day)
    {}
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main()
{
    Date d1(1, 2, 3);
    //C++11
    //Date d2 = { 1,2,3 };//隐式类型转换 C++11才支持
    return 0;
}

2.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。静态的成员变量一定要在类外进行初始化

实现一个类 计算程序中创建出了多少个类对象

class A
{
public:
    //构造
    A()
    {
        ++n;
    }
    //拷贝构造
    A(const A& a)
    {
        ++n;
    }
    static int GetN()//成员函数也可以是static 只能返回静态的 //没有this指针 函数中不能访问非静态的成员
    {
        return n;//返回n的拷贝 不可改 返回引用就可改
    }
private:
    int _a;
    static int n;//声明 不是属于某个对象 是属于类的所有对象 属于这个类
    //私有 不能在外面访问 可以在public写一个返回 防止修改
};

//A::表示这个类中的n
int A::n = 0;//定义

A f1(A a)
{
    return a;
}

int main()
{
    //产生对象只有构造和拷贝构造
    A a1;
    A a2;
    f1(a1);//传参拷贝构造一个 传值返回拷贝构造一个
    f1(a2);
    cout << a1.GetN() << endl;
    cout << a2.GetN() << endl;
    cout << A::GetN() << endl;
    return 0;
}

产生对象:构造或者拷贝构造

写一个静态变量n 静态变量n的声明是私有的 在公有中写一个函数返回n

并在外面定义该静态变量

2°特性

• 静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例
• 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字
• 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
• 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
• 静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private3种访问级别，也可以具有返回值

3°练习

• 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？
• 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

静态调用非静态 不可以

非静态调用静态 可以

原因:静态成员函数没有this指针

非静态有this指针 可以拿到静态函数

3.C++11的成员初始化

C++11支持非静态成员变量在声明时进行初始化赋值，但是要注意这里不是初始化，这里是给声明的成员变量缺省值。

private:

//C++11

//声明时给缺省值也是可以的 int _year = 0; int _month = 1; int _day = 1;

4.友元

友元分为：友元函数和友元类

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。

两种方式突破类域:

• Date::函数
• Date d1; d1.函数

cout和cin重载 <<和>>运算符重载

d1 << cout / d1 >> cin

因为该重载第一个位置是this指针(隐含) 只能这样写

但是可读性差

如何解决?

可以写到类的外面 不被this指针束缚 再利用友元 从类外面直接突破到private

不需要再加Date::

#include <iostream>
using namespace std;

class Date
{
    friend void f(Date& d);//友元函数 不需要加Date::调用
    //friend void operator<<(ostream& out, const Date& d);
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
    friend istream& operator>>(istream& in, const Date& d);
public:
    Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1)
        :_year(year)
        ,_month(month)
        ,_day(day)
    {}
    //void operator<<(ostream& out)
    //{
    //	out << _year << "/" << _month << '/' << _day << endl;
    //}
private:
    //C++11
    //声明时给缺省值也是可以的
    int _year = 0;
    int _month = 1;
    int _day = 1;
    //就不行 无this指针 类外面定义
    static int _n;
};

int Date::_n = 0;

//friend void f(Date& d) 类外面直接突破private 借助友元
void f(Date& d)
{
    d._year = 10;
    cout << d._year << endl;
}

//void operator<<(ostream& out, const Date& d)
//{
//	out << d._year << "/" << d._month << '/' << d._day << endl;
//}

//<<也是运算符 重载
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
    out << d._year << "/" << d._month << '/' << d._day << endl;
    return out;
}

istream& operator>>(istream& in, const Date& d)
{
    in >> d._year >> d._month >> d._day;
    return in;
}

int main()
{
    Date d1;
    //有些地方必须用友元
    //cout << d1;
    //d1.operator<<(cout);
    //d1 << cout;//d1对应this cout对应out
    //但可读性变差了
    //如何解决？
    //写到类的外面 没有第一个this指针
    //但是写到类外面 又不能访问私有的 这时候友元
    cout << d1;
    int i = 0, j = 1;
    cout << i << j << endl;
    Date d2(2020, 4, 20);
    Date d3(2020, 4, 21);
    //连续输出不行 因为先输出d2后返回空
    //加上返回cout 也就是返回out
    cin >> d2 >> d3;
    cout << d2 << d3 << endl;
    //cout->ostream
    //cin->istream
    int x = 1;
    double y = 1.11;
    cout << x;//cout.operator<<(&cout,x)
    cout << y;//cout.operator<<(&cout,y)
    //为什么可以自动识别类型 因为函数重载
    return 0;
}

• 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和原理相同

5.友元类和内部类

1°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。

class Date; // 前置声明
class Time
{
  friend class Date;
}

Date是Time的友元 Date可以直接访问Time的private

但Time不能访问Date的private

• 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。

2°内部类

概念：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。注意此时这个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调用内部类。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。

注意：内部类就是外部类的友元类。

内部类可以通过外部类的对象参数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。

外到不了内 内可以到外

• 内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
• 注意内部类可以直接访问外部类中的static、枚举成员，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
{
private:
    static int k;
    int h;
public:
    class B//天生是A的友元
    {
    public:
        void foo(const A& a)//是A的友元 直接访问私有的
        {
            cout << k << endl;//OK
            cout << a.h << endl;//OK
        }
    };
};
int A::k = 1;
int main()
{
    A::B b;//定义先要加上A::
    b.foo(A());
    return 0;
}

6.封装

为什么有封装？

面向对象更好的去模拟这个世界

而实际工程项目写代码 本质就是模拟现实世界的运转

面向对象更关注类和类之间的关系 低耦合 高内聚 工程项目才好维护扩展

耦合 类与类之间的联系

内聚 类里面之间的关系

耦合为什么低:一改则全改 因为类之间有关系

所以尽量高内聚 封装 打包在一起 是为了更好的管理 想给你就开放成公有

7.练习

• 求1+2+3+...+n，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字及条件判断语句（A?B:C）题目链接

class Sum
{
public:
    Sum()
    {
        _sum += _i;
        ++_i;
    }

    static void Init()
    {
        _i = 1;
        _sum = 0;
    }

    static int GetSum()
    {
        return _sum;
    }

private:
    static int _i;
    static int _sum;
};

int Sum::_i = 1;
int Sum::_sum = 0;

class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        //Sum a[n];//C99变长数组
        //定义n个对象 调用n次构造函数 代替循环
        //最后_sum就是1+2+......+n
        //OJ多个测试用例一次测试 每次开始前要初始化
        Sum::Init();
        Sum* p = new Sum[n];//动态开辟
        return Sum::GetSum();
    }
};

累加的话 要用静态变量

先初始化

再动态开辟n个元素的数组 这样也就是定义n个对象 调用n次构造函数 代替循环

• 计算日期到天数的转换 题目链接

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    static int monthDays[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
    int year, month, day;
    //这样可以不断接收输入 直到按crtl+c就结束
    while (cin >> year >> month >> day)
    {
        int n = 0;
        //计算1-(month-1)月的天数
        for (int i = 1; i < month; ++i)
        {
            n += monthDays[i];
        }
        //累加month那月的天数
        n += day;
        if (month > 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
        {
            n += 1;
        }
        cout << n << endl;
    }
    return 0;
}

先把这个月之前所有的天数加起来

然后再加上这个月的天数

利用数组累加 让下标和月份相同

注意先把2月算成28天 最后再判断是否为闰年 进行加1的调整

【C++】4.内和对象(下) 完