椋鸟C++笔记#4：类的初始化与封装

2024-05-31 18:36
文章标签 c++ 封装 笔记 初始化 椋鸟

本文主要是介绍椋鸟C++笔记#4：类的初始化与封装，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

      • 初始化列表
      • 隐式转换与explicit关键字
        • 隐式转换
        • explicit关键字
      • static成员
        • static成员的特性
      • 友元
        • 友元函数
        • 友元类
      • 内部类

萌新的学习笔记，写错了恳请斧正。

初始化列表

在类的构造函数的函数名后可以加上这么一串结构，称之为初始化列表：

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day): m_year(year)		//定义与初始化, m_month(month), m_day(day){}Date(int year): m_year(year), m_month(1), m_day(1){}private:int m_year;		//声明int m_month;int m_day;
};

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。

一个对象在实例化时，就是在初始化列表这里完成变量的定义与初始化的。如果没有初始化列表，也同样是在这里（正式进入构造函数前）完成定义。

注意：

  1. 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次（只能初始化一次）。

  2. 类中如果包含以下成员，必须放在初始化列表的位置进行初始化（因为定义在这里，而这些类型必须在定义时完成初始化）：

    • 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

  3. 为了统一，尽量使用初始化列表进行初始化。

  4. 成员变量在类中的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。

    比方说这样就是不行的，因为m_1声明在前，此时使用未完成定义的m_2来初始化是非法的：

    class A
{
public:A(int a): m_2(a), m_1(m_2){}private:int m_1;		//声明int m_2;
};

隐式转换与explicit关键字

隐式转换

对于接受单参构造函数，有这样一个额外的功能，就是隐式类型转换。

接受单参构造函数有以下几种：

  • 构造函数只有一个参数。
  • 构造函数有多个参数，但只有第一个参数没有默认值。
  • 全缺省构造函数。

以下面个类为例：

class Date
{
public:Date(int year): m_year(year), m_month(1), m_day(1){}private:int m_year;int m_month;int m_day;
};

我们可以写这样一段代码而符合语法：

void Test()
{Date d1(2023);d1 = 2024;
}

这里直接将2024赋值给d1，就是一个隐式类型转换，将整型变为Date类类型。

过程其实分为三步：

  • 编译器首先创建了一个临时的Date类对象。
  • 编译器调用单参构造函数使用2024初始化了这个临时对象。
  • 编译器再将这个临时对象调用赋值运算符重载（operator=）复制给d1。

（部分情况下编译器会优化这个过程导致步骤减少）

explicit关键字

使用explicit关键字修饰的构造函数将被禁止隐式类型转换。

比方说下面这段代码就会报错：

class Date
{
public:explicit Date(int year): m_year(year), m_month(1), m_day(1){}private:int m_year;int m_month;int m_day;
};void Test()
{Date d1(2023);d1 = 2024;
}

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。

静态成员变量一定要在类外进行初始化。

比方说下面这个类具有统计已有对象数量的功能：

class A
{ 
public:A() { ++m_cnt; }A(const A& t) { ++m_cnt; }~A() { --m_cnt; }static int GetCnt() { return m_cnt; }static int m_cnt;
};int A::m_cnt = 0;
static成员的特性
  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（低权限）。
  5. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private访问限定符的限制。

友元

友元是一种突破封装的方式，有时能为我们提供便利。但是友元会增加耦合度，破坏封装，不可滥用。

友元函数

我们尝试重载函数时，没有去实现流输入操作符与流输出操作符的重载。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，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。但这会导致类外没办法访问成员（直接将成员设置为公有是破坏封装的不可取的行为），此时就需要友元函数来解决这个问题。

#include <iostream>using namespace std;class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){m_year = year;m_month = month;m_day = day;}friend ostream& operator<<(ostream& os, const Date& date);friend istream& operator>>(istream& is, Date& date);private:int m_year;int m_month;int m_day;
};ostream& operator<<(ostream& os, const Date& date)
{os << date.m_year << "-" << date.m_month << "-" << date.m_day;return os;
}istream& operator>>(istream& is, Date& date)
{cout << "请输入年月日(使用空格分割)：>";is >> date.m_year >> date.m_month >> date.m_day;return is;
}int main()
{Date date1(2024, 5, 25);Date date2(2024, 5, 26);cout << date1 << endl << date2 << endl;cin >> date1;cout << date1 << endl;return 0;
}

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。

  1. 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。
  2. 友元函数不能用const修饰。
  3. 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。
  4. 一个函数可以是多个类的友元函数。
  5. 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同。
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。
  • 友元关系不能传递。如果B是A的友元，C是B的友元，那么不能说明C是A的友元，不能访问A的非公有成员。
  • 友元关系不能继承。这个先记住就行，后面继承的时候再说。
#include <iostream>using namespace std;class Date
{friend class Time;public: Date(int y, int m, int d): m_year(y), m_month(m), m_day(d){}void show(){cout << m_year << "-" << m_month << "-" << m_day << endl;}private:int m_year;int m_month;int m_day;
};class Time
{
public:Time(int h, int m, int s, int y, int month, int d): m_hour(h), m_minute(m), m_second(s), m_date(y, month, d){}void show(){cout << m_hour << ":" << m_minute << ":" << m_second << endl;m_date.show();}private:int m_hour;int m_minute;int m_second;Date m_date;
};int main()
{Time t(12, 23, 34, 2020, 5, 30);t.show();return 0;
}

内部类

如果一个类定义在另外一个类的内部，那这个类就是内部类。

但是，假设类B定义在类A的内部，类B和类A依旧是独立的，并不是说外部类就能直接访问内部类。反而是内部类可以直接访问外部类中的静态成员。

在有外部类的对象参数的情况下，内部类可以借此访问外部类中的所有成员。

或者说，内部类可以认为就是一种特殊的外部类的友元类。

#include <iostream>using namespace std;class A
{
public:class B{public:void show(const A& AA){cout << a << endl;cout << AA.b << endl;}};private:static int a;int b;
};int A::a = 10;int main()
{A::B BB;BB.show(A());return 0;
}

注意：

  • 内部类定义在类的public、protected、private都是可以的。
  • 内部类可以直接访问外部类的static成员，不需要类名。
  • 如果用sizeof去取外部类的大小，不用考虑内部类，直接当做没有内部类即可，与结构体嵌套有很大区别。

但是即使我们说内部类可以理解为外部类的友元类，我们可以把上面的时间类写成这样吗：

#include <iostream>using namespace std;class Date
{
public:Date(int y, int m, int d): m_year(y), m_month(m), m_day(d){}void show(){cout << m_year << "-" << m_month << "-" << m_day << endl;}private:int m_year;int m_month;int m_day;class Time{public:Time(int hh, int mm, int ss, int y, int m, int d): m_hour(hh), m_minute(mm), m_second(ss), m_date(y, m, d){}void show(const Date& dd){cout << m_hour << ":" << m_minute << ":" << m_second << endl;cout << dd.m_year << "-" << dd.m_month << "-" << dd.m_day << endl;}private:int m_hour;int m_minute;int m_second;};
};int main()
{Date::Time t(10, 20, 30, 2020, 5, 30);return 0;
}

答案是否定的，此时报错：不允许使用不完整的类型。

在C++中，一个类在其自身完整定义之前不能实例化其自身的对象。Date 类试图在其内部类 Time 中实例化 Date 类型的 m_date 成员，这导致了编译错误。

这篇关于椋鸟C++笔记#4：类的初始化与封装的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1018720。

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