C++进阶之路：再谈构造函数、static成员、友元（类与对象_下篇）

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目录

再谈构造函数

构造函数体赋值

初始化列表

explicit关键字

static成员

概念

特性

[1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？](#1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？)

[2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？](#2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？)

总结

友元

友元函数

友元类

内部类

再次理解类和对象

---

再谈构造函数

构造函数体赋值

在创建对象时，编译器通过调用构造函数，给对象中各个成员变量一个合适的初始值

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

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。

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

【注意】

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)

class A
{
public:
 A(int a)
 :_a(a)
 {}
private:
 int _a;
};
class B
{
public:
 B(int a, int ref)
 :_aobj(a)
 ,_ref(ref)
 ,_n(10)
 {}
private:
 A _aobj; // 没有默认构造函数
 int& _ref; // 引用
 const int _n; // const 
};

3. 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。

class Time
{
public:
 Time(int hour = 0)
 :_hour(hour)
 {
 cout << "Time()" << endl;
 }
private:
 int _hour;
};
class Date
{
public:
 Date(int day)
 {}
private:
 int _day;
 Time _t;
};
int main()
{
 Date d(1);
}

4. 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

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();
}
A. 输出1 1
B.程序崩溃
C.编译不通过
D.输出1 随机值

explicit关键字

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

数的构造函数具体表现：

1. 构造函数只有一个参数

2. 构造函数有多个参数，除第一个参数没有默认值外，其余参数都有默认值

3. 全缺省构造函数

class Date
{
public:
 // 1. 单参构造函数，没有使用explicit修饰，具有类型转换作用
 // explicit修饰构造函数，禁止类型转换---explicit去掉之后，代码可以通过编译
 explicit Date(int year)
 :_year(year)
 {}
 /*
 // 2. 虽然有多个参数，但是创建对象时后两个参数可以不传递，没有使用explicit修饰，具有类型转
换作用
 // explicit修饰构造函数，禁止类型转换
 explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 */
 Date& operator=(const Date& d)
 {
 if (this != &d)
 {
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 }
 return *this;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
void Test()
{
 Date d1(2022);
 // 用一个整形变量给日期类型对象赋值
 // 实际编译器背后会用2023构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
 d1 = 2023;
 // 将1屏蔽掉，2放开时则编译失败，因为explicit修饰构造函数，禁止了单参构造函数类型转换的作用
}

上述代码可读性不是很好，用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

static成员

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 。静态成员变量一定要在类外进行初始化

面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。

class A
{
public:
 A() { ++_scount; }
 A(const A& t) { ++_scount; }
 ~A() { --_scount; }
 static int GetACount() { return _scount; }
private:
 static int _scount;
};
int A::_scount = 0;
void TestA()
{
 cout << A::GetACount() << endl;
 A a1, a2;
 A a3(a1);
 cout << A::GetACount() << endl;
}

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. 类静态成员即可用 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

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

【问题】

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

不可以。

静态成员函数属于类本身，而非静态成员函数属于类的特定实例。静态成员函数在没有实例化对象的情况下就可以被调用，它没有 this 指针，因此无法访问非静态成员函数或非静态成员变量。只有通过类的对象实例才能访问非静态成员函数。

class MyClass {
public:
    void nonStaticFunction() {
        // 非静态成员函数
        std::cout << "Non-static function called." << std::endl;
    }

    static void staticFunction() {
        // 尝试调用非静态成员函数
        // nonStaticFunction();  // 这一行会导致编译错误
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    obj.nonStaticFunction(); // 这可以调用
    MyClass::staticFunction(); // 这可以调用静态函数
    return 0;
}

在上面的示例中，staticFunction 试图调用**nonStaticFunction** 会导致编译错误 ，因为静态成员函数没有 this 指针 ，无法访问非静态成员函数。

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

可以。

非静态成员函数可以直接调用类的静态成员函数，因为非静态成员函数属于类的一个实例，可以访问类的静态成员。静态成员函数可以被任何实例或类本身调用。

示例：

class MyClass {
public:
    static void staticFunction() {
        std::cout << "Static function called." << std::endl;
    }

    void nonStaticFunction() {
        // 调用静态成员函数
        staticFunction(); // 这是有效的
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    obj.nonStaticFunction(); // 这将调用静态函数
    return 0;
}

在这个示例中，nonStaticFunction 可以 成功调用 staticFunction ，因为它是一个非静态成员函数，并且可以访问静态成员函数。

总结

• 静态成员函数不能调用非静态成员函数。
• 非静态成员函数可以调用静态成员函数。

这种行为在C++类的设计中体现了静态和非静态成员之间的区别，确保了类和对象的封装性。

友元

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。

友元分为：友元函数 和友元类

友元函数

问题：现在尝试去重载operator<<，然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。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了。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。但又会导致类外没办

法访问成员，此时就需要友元来解决。operator>>同理。

class Date
{
public:
 Date(int year, int month, int day)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
 // d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
 // 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this，所以d1必须放在<<的左侧
 ostream& operator<<(ostream& _cout)
 {
 _cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 return _cout;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};

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。

class Date
{
 friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
 friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 : _year(year)
 , _month(month)
 , _day(day)
 {}
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
 _cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
 return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
 _cin >> d._year;
 _cin >> d._month;
 _cin >> d._day;
 return _cin;
}
int main()
{
 Date d;
 cin >> d;
 cout << d << endl;
 return 0;
}

说明:

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

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。

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。

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;
};

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。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。

注意：内部类就是外部类的友元类，参见友元类的定义，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。

特性：

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。

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;
}

再次理解类和对象

现实生活中的实体计算机并不认识，计算机只认识二进制格式的数据。如果想要让计算机认识现实生活中的实体，用户必须通过某种面向对象的语言，对实体进行描述，然后通过编写程序，创建对象后计算机才可以认识。比如想要让计算机认识洗衣机，就需要：

1. 用户先要对现实中洗衣机实体进行抽象---即在人为思想层面对洗衣机进行认识，洗衣机有什么属性，有那些功能，即对洗衣机进行抽象认知的一个过程

2. 经过1之后，在人的头脑中已经对洗衣机有了一个清醒的认识，只不过此时计算机还不清楚，想要让计算机识别人想象中的洗衣机，就需要人通过某种面相对象的语言(比如：C++、Java、Python等)将洗衣机用类来进行描述，并输入到计算机中

3. 经过2之后，在计算机中就有了一个洗衣机类，但是洗衣机类只是站在计算机的角度对洗衣机对象进行描述的，通过洗衣机类，可以实例化出一个个具体的洗衣机对象，此时计算机才能洗衣机是什么东西。

4. 用户就可以借助计算机中洗衣机对象，来模拟现实中的洗衣机实体了。在类和对象阶段，大家一定要体会到，类是对某一类实体(对象)来进行描述的，描述该对象具有那些属性，

那些方法，描述完成后就形成了一种新的自定义类型，才用该自定义类型就可以实例化具体的对象。

希望对你有帮助！加油！

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