【C++】类与对象理解和学习(下)

简介: 【C++】类与对象理解和学习(下)

本章知识点概括Ⅰ


1.png


本章知识点概括Ⅱ


2.png


初始化列表


前言


在上一篇文章中,我们学习了构造函数,以用来实现自定义类型的自动初始化,但是我们当时的方式真的是真正意义上的初始化吗?我们知道,所谓初始化,是伴随着一个变量被创建出来时一起存在的。换句话来说,初始化只能有一次,即随着变量的创建而产生。而我们以往的方式实际上是一种赋值,通过函数体来实现赋值。


3.png


也就是说,我们之前的操作并不是真正的初始化操作,我们还可以再次进行验证一下。假如我们的类成员变量里存在一个const类型的变量。(const修饰的变量具有常数性,即只能初始化一次,初始化后的值就是该变量的值,不可再被修改)。


4.png


那么针对这种现象,应如何解决呢?这就运用到了此次的初始化列表


初始化列表的使用


使用方式:


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。(程序运行时,会先走初始化列表,再走构造函数的函数体,即在进入函数体之前,变量已经被初始化列表进行初始化)


5.png


注意事项


对于一般类型的成员变量,我们可以使用初始化列表,也可以使用函数体赋值的方式,实现初始化。但是对于以下几种,则必须使用初始化列表:


const修饰的变量


引用成员变量


自定义类型成员(且该自定义类型没有默认构造函数时)


因此建议大家:能使用初始化列表,就使用初始化列表!


初始化列表的初始顺序


初始化列表的初始化顺序取决于声明的顺序!如下:


6.png


总结起来就一句话:能用初始化列表初始化,就用初始化列表!


explicit关键字



隐式类型转换


我们知道,在进行赋值操作时,假如两边类型不匹配,我们会用()进行强制类型转换,比如int a=(int)1.1,我们将浮点型数据强制转换为了整型数据,这种 由我们自己进行的类型转换叫做显示类型转换。

而与之对应的便是 隐式类型转换,由编译器来自动实现。比如我们这么来写:int a = 1.1;这中间便发生了隐式类型转换。同样,对于自定义类型也会发生隐式类型转换,如下:


7.png


但是实际上运行的结果是什么呢?


8.png


我们会发现编译器并没有调用拷贝构造,这是为什么呢?这是由于我们的编译器对此进行了优化,直接将构造+拷贝构造优化为直接构造。(后面会讲编译器的优化,这里我们只需要明白,自定义类型也会发生隐式类型转换)


同样,C++11中支持多参的构造函数进行隐式类型转换。如下:


9.png


不过这种隐式类型转换的代码可读性太差了,为了限制自定义类型对象的这种行为,我们可以使用关键字explicit,我们在构造函数前面加上explicit,就会禁止这种隐式类型转换行为。如下:


10.png


static成员



修饰普通对象


早在C语言阶段我们就见识过该关键字,static修饰的变量存放在静态区,只能初始化一次,生命周期随着整个程序的结束而结束。


11.png


放在类中修饰类成员


static修饰的类成员成为静态成员函数/静态成员变量,具有如下特征:


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


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


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


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


我们通过如下案例来更好的理解:


12.png


不仅如此,静态成员函数不可以访问类成员变量,但是,类成员函数可以访问静态成员变量!


13.png


那么它有什么用呢?实际上用处确实不是很常用,但是在有些场景下就会用起来比较舒服,就比如下面的一个牛客题目,用它来做会很舒服,大家可以试一下(点击传送)。


友元函数与友元类



友元函数


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。也就是说,友元函数会突破private的限制, 使普通的函数也可以访问类中的成员变量。如下:

class A
{
    //将函数定义放在类中,并加上friend,使其成为友元函数,实现对类中private限制的成员变量的访问
    friend int Get_a(const A& d);
public:    
    A()
        :_a(10)
    {}
private:
    int _a;
};
//普通的函数,按理说无法访问private限制的类成员变量,但是我们成为友元函数后,就可以进行访问了
int Get_a(const A& d)
{
    return d._a;
}
int main()
{
    A aa;
    cout << Get_a(aa) << endl;//10
}


这里有以下几点需要注意:


友元函数是单向的,即我是你的友元函数,我可以访问你,但是你不可以访问我。


友元函数不具有传递性。即a是b的友元,b是c的友元,但是这里a不是c的友元


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


友元函数不能用const修饰


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


不具有继承性(后面讲到继承时会提)


友元类


与友元函数相通,这里我们将一个类的声明放在另一个类中,并在前面加上friend关键字,就会变成这个类的友元类。就可以实现对该类中的私有成员进行正常访问。(注意事项与友元函数相同)


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;
};


注意,这里Date是Time的友元类,Date可以访问Time的私有成员变量,但是Time类不可以访问Date中的私有成员变量。(原因与成员函数相同,单向性)。


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。也就是在类中定义一个类。当然,这种情况我们实际上并不常用,不过该知道的还是要知道。


先来看以下它的特点


天生就是外部类的友元,即内部类可以访问外部类的私有成员变量


独立存在,不参与计算外部类的大小。


受类访问限定符的限制,如果定义在private里,则无法被直接调用


对于外部类的static成员变量,内部类可以直接使用,不需要外部类的对象/类名。


class A
{
private:
    static int _a;
    int _b = 10;;
public:
    //B是A的内部类,不参与A对象的大小计算,B天生是A的友元类
    //受类访问限定符的影响
    class B
    {
    public:
        void test(const A& d)
        {
            cout << d._b << endl;//可以访问外部类的私有成员变量
            cout << _a << endl;//直接使用static成员
        }
    private:
        int _c;
    };
};
int A::_a = 20;
int main()
{
    A a;
    A::B b;//定义内部类(此时处于public,可以通过类作用域限定符来定义)
    b.test(a);//10 20
    cout << sizeof(a) << endl;//大小为4,内部类不参与外部类大小计算
}


匿名对象



匿名对象,匿名,即不用取名字。我们可以这样来定义一个类对象。


14.png


特点:“死的快”(生命周期只有一行),实例化对象时不用取名字。


拷贝对象时编译器的优化



在前面就已经提到了编译器进行的一些优化,这里我们再来谈一谈,编译器会在哪些情况下进行优化,会怎么进行优化呢?我们来定义这么一个类,来进行观察


class A
{
public:
    //构造
    A(int a = 10)
        :_a(a)
    {
        cout << "A(int a=10)" << endl;
    }
    //拷贝构造
    A(const A& aa)
        :_a(aa._a)
    {
        cout << "A(const A& aa)" << endl;
    }
    //运算符重载
    A& operator=(const A& aa)
    {
        cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
        if (this != &aa)
        {
            _a = aa._a;
        }
        return *this;
    }
    //析构
    ~A()
    {
        cout << "~A()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};


传参时的优化

void func1(A a)
{}
void func2(const A& a)
{}


15.png


传返回值的优化


16.png


相关文章
|
29天前
|
算法 C语言 C++
C++语言学习指南:从新手到高手,一文带你领略系统编程的巅峰技艺!
【8月更文挑战第22天】C++由Bjarne Stroustrup于1985年创立,凭借卓越性能与灵活性,在系统编程、游戏开发等领域占据重要地位。它继承了C语言的高效性,并引入面向对象编程,使代码更模块化易管理。C++支持基本语法如变量声明与控制结构;通过`iostream`库实现输入输出;利用类与对象实现面向对象编程;提供模板增强代码复用性;具备异常处理机制确保程序健壮性;C++11引入现代化特性简化编程;标准模板库(STL)支持高效编程;多线程支持利用多核优势。虽然学习曲线陡峭,但掌握后可开启高性能编程大门。随着新标准如C++20的发展,C++持续演进,提供更多开发可能性。
45 0
|
2天前
|
编译器 C++
C++ 类构造函数初始化列表
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。
42 30
|
16天前
|
C++
C++(十一)对象数组
本文介绍了C++中对象数组的使用方法及其注意事项。通过示例展示了如何定义和初始化对象数组,并解释了栈对象数组与堆对象数组在初始化时的区别。重点强调了构造器设计时应考虑无参构造器的重要性,以及在需要进一步初始化的情况下采用二段式初始化策略的应用场景。
|
16天前
|
存储 编译器 C++
C ++初阶:类和对象(中)
C ++初阶:类和对象(中)
|
16天前
|
C++
C++(十六)类之间转化
在C++中,类之间的转换可以通过转换构造函数和操作符函数实现。转换构造函数是一种单参数构造函数,用于将其他类型转换为本类类型。为了防止不必要的隐式转换,可以使用`explicit`关键字来禁止这种自动转换。此外,还可以通过定义`operator`函数来进行类型转换,该函数无参数且无返回值。下面展示了如何使用这两种方式实现自定义类型的相互转换,并通过示例代码说明了`explicit`关键字的作用。
|
16天前
|
存储 设计模式 编译器
C++(十三) 类的扩展
本文详细介绍了C++中类的各种扩展特性,包括类成员存储、`sizeof`操作符的应用、类成员函数的存储方式及其背后的`this`指针机制。此外,还探讨了`const`修饰符在成员变量和函数中的作用,以及如何通过`static`关键字实现类中的资源共享。文章还介绍了单例模式的设计思路,并讨论了指向类成员(数据成员和函数成员)的指针的使用方法。最后,还讲解了指向静态成员的指针的相关概念和应用示例。通过这些内容,帮助读者更好地理解和掌握C++面向对象编程的核心概念和技术细节。
|
29天前
|
存储 算法 编译器
c++--类(上)
c++--类(上)
|
1月前
|
编译器 C++
virtual类的使用方法问题之在C++中获取对象的vptr(虚拟表指针)如何解决
virtual类的使用方法问题之在C++中获取对象的vptr(虚拟表指针)如何解决
|
16天前
|
存储 C++
C++(五)String 字符串类
本文档详细介绍了C++中的`string`类,包括定义、初始化、字符串比较及数值与字符串之间的转换方法。`string`类简化了字符串处理,提供了丰富的功能如字符串查找、比较、拼接和替换等。文档通过示例代码展示了如何使用这些功能,并介绍了如何将数值转换为字符串以及反之亦然的方法。此外,还展示了如何使用`string`数组存储和遍历多个字符串。
|
25天前
|
存储 C++
C++ dll 传 string 类 问题
C++ dll 传 string 类 问题
16 0