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我是类（最终版）

article 2024/10/23 3:57:23

文章目录

  • 再看构造函数
  • 类型转换
  • static静态成员
  • 友元
  • 内部类
  • 匿名对象
  • 对象拷贝时的编译器优化

再看构造函数

本标题的目的是解决如下问题：当实现MyQueue时，我们不需要写默认构造函数，因为编译器会调用Stack的默认构造，但是，当我们没有给Stack写默认构造时该怎么办呢？？

  • 之前我们实现构造函数时，初始化成员变量主要使⽤函数体内赋值，构造函数初始化还有⼀种⽅式，就是初始化列表，初始化列表的使⽤⽅式是以⼀个冒号开始，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

为啥要使用初始化列表初始化？直接在默认构造的函数体内初始化不好嘛？？
是这样的，一般情况下在初始化列表初始化和在函数体内初始化是一样的，但是有三种特殊的情况就是当遇到引⽤成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型的成员变量这三种变量时，就只能在初始化列表初始化，否则就会编译出错

  • 每个成员变量在初始化列表中只能出现⼀次，语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地⽅
  • 规定引⽤成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型的成员变量，必须放在初始化列表位置进⾏初始化，否则会编译报错，其他情况下，初始化列表初始化和在函数体内初始化是一样的
  • C++11⽀持在成员变量声明的位置给缺省值，这个缺省值主要是给没有显⽰在初始化列表初始化的成员使⽤的
  • 尽量使⽤初始化列表初始化，因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会⾛初始化列表（调用默认构造），如果这个成员在声明位置给了缺省值，初始化列表会⽤这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值，对于没有显⽰在初始化列表初始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器，C++并没有规定。对于没有显⽰在初始化列表初始化的⾃定义类型成员会调⽤这个成员类型的默认构造函数，如果没有默认构造会编译错误
  • 初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进⾏初始化，跟成员在初始化列表出现的的先后顺序⽆关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持⼀致
    请添加图片描述
    上面就是成员变量走初始化列表的逻辑，初始化的逻辑顺序由上到下，显示写在初始化列表初始化的成员变量优先使用这个值，没有在初始化列表初始化的成员变量才要看有没有缺省值，最后强调的是三种特殊的必须在初始化列表初始化（没有显示写，用缺省值也行），下面展示一个实例
class Time
{
public:
	Time(int hour) // 这边自己定义了一个构造，但不是默认构造，导致Time类没有默认构造，必须传参
		:_hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};

class Date
{
public:
	Date(int& x, int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
		, _t(12) // 这边必须传参数，否则没有默认构造，且初始化列表也没有传参，会导致错误
		, _ref(x)
		, _n(1)
	{
	}
	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	Time _t;      // 没有默认构造
	int& _ref;    // 引⽤
	const int _n; // const 
};

int main()
{
	int i = 0;
	Date d1(i);
	d1.Print();
	return 0;
}

再看一个有缺省值的情况

class Time
{
public:
	Time(int hour )
		:_hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};

class Date
{
public:
	Date()
		:_month(2)
	{
		cout << "Date()" << endl;
	}
	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	// 注意这⾥不是初始化，这⾥给的是缺省值，这个缺省值是给初始化列表的
	// 如果初始化列表没有显⽰初始化，默认就会⽤这个缺省值初始化
	int _year = 1;  // 缺省值，用于初始化列表
	int _month = 1;
	int _day;
	Time _t = 1;
	const int _n = 1;
	int* _ptr = (int*)malloc(12);
};

int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();
	return 0;
}

看一个题目来强化以下吧

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		, _a2(_a1)
	{}
	void Print() 
	{
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}
private:
	int _a2 = 2;
	int _a1 = 2;
};
int main()
{
	A aa(1);
	aa.Print();
}

本题目的要点是1. 显示在初始化列表初始化的就按这个值初始化 2.初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进⾏初始化，我们一看类A显示的写了初始化列表，且传参数1，所以用初始化列表的值来初始化，所以给的缺省值就不再需要，并且先初始化a2，给的是随机值，后初始化a1，给的是参数1

类型转换

  • C++⽀持内置类型隐式类型转换为类类型对象，需要有相关内置类型为参数的构造函数（原理就是调用构造函数生成一个临时对象再进行拷贝构造）
  • 构造函数前⾯加explicit就不再⽀持隐式类型转换
class A
{
public:
	A(int a1)
		:_a1(a1)
	{}
	//explicit A(int a1, int a2) 这样就不再支持类型转换
	A(int a1, int a2)
		:_a1(a1)
		, _a2(a2)
	{}

	void Print()
	{
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}
private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 2;
};

int main()
{
	A aa1 = 1; // 1构造一个A类型的临时对象，再用这个临时对象拷贝构造aa1，但是编译器遇到构造加拷贝构造时会优化成直接构造
	aa1.Print(); // 1 2 只初始化了_a1，_a2调用缺省参数

	const A& aa2 = 1; // 这里引用是临时对象，因为临时对象具有常性，所以要用const修饰防止权限放大

	A aa3 = { 2,2 }; // 也支持多参数的类型转换
	return 0;
}

这有什么用呢？？
比方说一个栈中的元素是内置类型的对象，那么每次插入元素之前都要先定义有名对象并初始化，而现在则不需要，因为会直接进行隐式类型转换，使代码更简洁方便

static静态成员

  • ⽤static修饰的成员变量，称之为静态成员变量，静态成员变量⼀定要在类外进⾏初始化
  • 静态成员变量为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，不存在对象中，存放在静态区，存在于一个共有的部分
  • ⽤static修饰的成员函数，称之为静态成员函数，静态成员函数没有this指针。
  • 静态成员函数中可以访问其他的静态成员，但是不能访问⾮静态的，因为没有this指针。
  • ⾮静态的成员函数，可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。
  • 突破类域就可以访问静态成员，可以通过类名::静态成员或者对象.静态成员来访问静态成员变量和静态成员函数。
  • 静态成员也是类的成员，受public、protected、private访问限定符的限制
  • 静态成员变量不能在声明位置给缺省值初始化，因为缺省值是给构造函数初始化列表的，静态成员变量不属于某个对象，不⾛构造函数初始化列表

怎么理解static修饰静态成员变量：实际上就是全局静态变量放在类中声明，在类外定义，在类中声明可以得到类的保护

我们看这道

求和
解法如下

class Sum 
{
  public:
    Sum() 
    {
        _ret += _i;  // 每次都调用构造函数，因为ret是静态成员变量它不属于这个类而是在存在静态区，所以每次调用都不会清除_ret的值
        ++_i;
    }
    static int GetRet() 
    {
        return _ret;
    }
  private:
    static int _i; // 声明静态变量
    static int _ret;
};

int Sum::_i = 1; // 在类外初始化静态成员变量
int Sum::_ret = 0;

class Solution 
{
  public:
    int Sum_Solution(int n)
    {
        Sum arr[n]; //定义一个Sum类型的数组，每次向数组中加入值都会调用Sum的默认构造
        return Sum::GetRet(); // 突破类域的方式
    }
};

友元

  • 友元提供了⼀种突破类访问限定符封装的⽅式，友元分为：友元函数和友元类，在函数声明或者类声明的前⾯加friend，并且把友元声明放到⼀个类的⾥⾯。
  • 外部友元函数可访问类的私有和保护成员，友元函数仅仅是⼀种声明，他不是类的成员函数。
  • 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。
  • 友元类中的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私有和保护成员。
  • 友元类的关系是单向的，不具有交换性，⽐如A类是B类的友元，但是B类不是A类的友元。
  • 友元类关系不能传递，如果A是B的友元，B是C的友元，但是A不是B的友元。
  • 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。

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，跟定义在全局相⽐，他只是受外部类类域限制和访问限定符限制，所以外部类定义的对象中不包含内部类
class A
{
private:
	static int _k;
	int _h = 1;
public:
	class B // B默认就是A的友元
	{
	    public:
        void foo(const A& a)
        {
            cout << _k << endl;                //OK
            cout << a._h << endl;        //OK
        }
    private:
        int _b;
    };
};

int A::_k = 1;
int main()
{
    cout << sizeof(A) << endl;
    A::B b; // 访问B类中的b
    A aa;
    b.foo(aa);
    return 0;
}

我们看下类A的大小是多少呢？ 首先明确的是定义的静态变量k，是不用计算的，他单独放在静态区而不再类中，要考虑的就是B类要不要计算
答案是不用，所以我们就能理解，内部类B并不是类A的一个成员变量，而只是收到类A的类域的限制

  • 内部类默认是外部类的友元类
  • 内部类本质也是⼀种封装，当A类跟B类紧密关联，A类实现出来主要就是给B类使⽤，那么可以考虑把A类设计为B的内部类，如果放到private/protected位置，那么A类就是B类的专属内部类，其他地⽅都⽤不了

匿名对象

  • ⽤类型(实参)定义出来的对象叫做匿名对象，相⽐之前我们定义的类型对象名(实参)定义出来的叫有名对象
  • 匿名对象⽣命周期只在当前⼀⾏，⼀般临时定义⼀个对象当前⽤⼀下即可，就可以定义匿名对象
class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

class Solution 
{
public:
	int Sum_Solution(int n) 
	{
		//...
		return n;
	}
};
int main()
{
	A aa1;
	// 但是我们可以这么定义匿名对象，匿名对象的特点不用取名字，
    // 但是他的生命周期只有这一行，我们可以看到下一行他就会自动调用析构函数
	A(1); 
	A(); // 匿名对象，即用即销毁，当行构造，当行析构
	A aa2(2);
	// 匿名对象在这样场景下就很好用，当然还有一些其他使用场景，这个我们以后遇到了再说
	Solution().Sum_Solution(10);
	const A&r = A(); // 匿名对象可以引用，但是要加上const的修饰，这时匿名对象的声明周期被延长
	return 0;
}

对象拷贝时的编译器优化

  • 现代编译器会为了尽可能提⾼程序的效率，在不影响正确性的情况下会尽可能减少⼀些传参和传参过程中可以省略的拷⻉
  • 如何优化C++标准并没有严格规定，各个编译器会根据情况⾃⾏处理。当前主流的相对新⼀点的编译器对于连续⼀个表达式步骤中的连续拷⻉会进⾏合并优化，有些更新更"激进"的编译还会进⾏跨⾏跨表达式的合并优化
class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << endl;
	}
	A& operator=(const A& aa)
	{
		cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
		if (this != &aa)
		{
			_a = aa._a;
		}
		return *this;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}

private:
	int _a;
};

void f1(A aa)
{}

A f2()
{
	A aa;
	return aa;
}

int main()
{
	// 传值传参
	A aa1;
	f1(aa1);
	cout << endl;
	// 传值返回
	f2();
	cout << endl;
	// 隐式类型，连续构造+拷贝构造->优化为直接构造
	f1(1);
	// 一个表达式中，连续构造+拷贝构造->优化为一个构造
	f1(A(2));
	cout << endl;
	// 一个表达式中，连续拷贝构造+拷贝构造->优化一个拷贝构造
	A aa2 = f2();
	cout << endl;
	// 一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化
	aa1 = f2();
	cout << endl;
	return 0;
}

完


http://www.kler.cn/news/361056.html

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