C++天使的灵动心跳代码：类和对象（下）

类和对象内容的大致框架已经基本学得差不多了，本篇是对 类和对象的部分补充，帮助我们更深入理解

1. 构造函数补充

1.1 构造函数赋值

一般把成员变量放在私有，通常只是声明或给了缺省值，所以要给他们定义

1.1.1 直接赋值

直接给个直观的例子，之前也使用过

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

1.1.2 初始化列表

什么是初始化列表？

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

举个例子：

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

按照代码中初始化列表里的顺序，依次将传入构造函数的参数 year 初始化给 _year，month 初始化给 _month，day 初始化给 _day

🔥值得注意的是：

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)

🔥总结：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

1.2 explicit 关键字

什么是 explicit 关键字？

explicit 关键字主要用于修饰类的构造函数，其目的是防止隐式类型转换。当一个构造函数被声明为 explicit 时，编译器就不允许使用该构造函数进行隐式的类型转换了，而只能进行显式的类型转换操作

🚩无 explicit 情况

class MyClass {
public:
    MyClass(int num) : data(num) {}
    int getData() const { return data; }
private:
    int data;
};
int main()
{
	MyClass obj = 10;  // 隐式地将整数 10 转换为 MyClass 类型的对象
	return 0;
}

自动调用 MyClass 的以 int 为参数的构造函数，将 10 转换为 MyClass 类型的对象，这种隐式转换有时候可能并非程序员的本意，而且可能会导致一些不易察觉的错误或者代码逻辑不够清晰

🚩有 explicit 情况

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int num) : data(num) {}
    int getData() const { return data; }
private:
    int data;
};
int main()
{
	MyClass obj = 10;  // 编译错误，不能进行隐式类型转换了
	return 0;
}

此时，如果想要从 int 类型转换为 MyClass 类型，就必须进行显式的转换，比如

MyClass obj(10);  // 正确，显式调用构造函数创建对象
MyClass obj = MyClass(10);  // 也正确，通过显示构造临时对象再赋值（或者用于初始化）的方式

这里 MyClass(10) 是个匿名对象，即没有名字的对象，匿名对象具有临时性，只能使用一次，使用完就销毁

2.static 成员

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

🔥值得注意的是：

1. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制
2. 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
3. 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
4. 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

2.1 静态成员变量

静态成员变量是属于类的变量，而不是属于类的某个具体对象。它被该类的所有对象所共享，在内存中只有一份拷贝。这与普通成员变量不同，普通成员变量是每个对象都有自己独立的一份

以记录学生总数为例子： 无论创建多少个 Student 对象，这个变量都只有一个，并且可以被所有 Student 对象访问

🚩定义和初始化

class Student 
{
	public:
	    static int total_students;
	    // 其他成员函数和变量
};
int Student::total_students = 0;

静态成员变量不能在类内部初始化。因为类只是一个模板(后续介绍模版会更容易理解)，当类被加载时，还没有为静态成员变量分配内存空间。必须在类的外部进行初始化，而且要使用类名来限定

🚩访问方式

Student::total_students++;

也可以通过类的对象来访问静态成员变量，但是这种方式容易让人误解为是对象的普通成员变量

2.2 静态成员函数

静态成员函数基本与静态成员变量差不多

💻区别在于：由于静态成员函数不与特定对象相关联，所以它没有this指针。这意味着在静态成员函数内部不能直接访问非静态成员变量和非静态成员函数，因为没有 this 指针来指明访问的是哪个对象的成员

3.友元

3.1 友元函数

友元函数是一种在类中被声明为 “朋友” 的非成员函数。它可以访问类的私有（private）和保护（protected）成员，就好像它是类的成员函数一样。这打破了类的封装性，但在某些特定情况下是非常有用的

class Date
{
	friend ostream& operator<< (ostream& out, Date& d);
public:
	Date(int year = 2024,int month = 12,int day = 2)
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day)
	{}
private:
	static int ret;
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int Date::ret = 0;

ostream& operator<< (ostream& out, Date& d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
	return out;
}

int main()
{
	Date d1;
	cout << d1.Getret() << endl;
	cout << d1;
	double a = 1.11;
	int b = a;
	return 0;
}

例如在必须使用operator<<重载时，这种情况下不得不突破封装性去访问类内变量。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

🔥值得注意的是： • 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原理相同

3.2 友元类

顾名思义，就是把函数换成类的友元，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

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;
};

🔥值得注意的是： • 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，在继承位置再给大家详细介绍

4.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

所以内部类天生就是外部类的友元类

class A
{
private:
	static int k;
	int h;
public:
	class B // B天生就是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()
{
	A::B b;
	b.foo(A());

	return 0;
}

🔥值得注意的是：

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

希望读者们多多三连支持

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