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C++类：特殊的数据成员

article 2025/3/18 4:59:40

特殊的数据成员

常量数据成员

引用数据成员

对象成员

编辑

构造顺序的强制性

静态数据成员

特殊的数据成员

在 C++ 的类中，有4种比较特殊的数据成员，分别是常量成员、引用成员、类对象成员和静态成员，它们的初始化与普通数据成员有所不同。

常量数据成员

当数据成员用 const 关键字进行修饰以后，就成为常量成员。一经初始化，该数据成员便具有“只读属性”，在程序中无法对其值修改。事实上，在构造函数体内对const 数据成员赋值是非法的，const数据成员需在初始化列表中进行初始化（C++11之后也允许在声明时就初始化）。

普通的const常量必须在声明时就初始化，初始化之后就不再允许修改值；

const成员初始化后也不再允许修改值。

class Point {
public:
    Point(int ix, int iy)
    : _ix(ix) //初始化列表本质就是进行初始化的
    , _iy(iy)
    {}
private:
    const int _ix;
    const int _iy;
};

引用数据成员

引用数据成员在初始化列表中进行初始化，C++11之后允许在声明时初始化（绑定）。

之前的学习中，我们知道了引用要绑定到已经存在的变量，引用成员同样如此。

class Point {
public:
    Point(int ix, int iy)
    : _ix(ix)
    , _iy(iy)
    , _iz(_ix)
    {}
private:
    const int _ix;
    const int _iy;
    int & _iz;
};

思考：构造函数再接收一个参数，用这个参数初始化引用成员可以吗？

_iz绑定传入的z，看起来虽然是确定的值，但是由于值传递会进行复制，所以实际上是去绑定一个临时变量，临时变量的生命周期只有函数，等到构造函数结束引用的指向就没了，就成为了一个悬空指针。

_iz绑定 _ix,因为数据成员的初始化顺序与声明顺序一致，此时 _ix已经完成了初始化，是一个确定的值，就没有问题。

我现在好奇Point 的大小是多少，我们来看一下，发现为16字节，证明&引用还是占用空间的，并且是一个指针的内存大小。

对象成员

有时候，一个类对象会作为另一个类对象的数据成员被使用。比如一个直线类Line对象中包含两个Point对象。

对象成员必须在初始化列表中进行初始化。

注意：

不能在声明对象成员时就去创建。
初始化列表中写的是需要被初始化的对象成员的名称，而不是对象成员的类名。

class Line {
public:
    Line(int x1, int y1, int x2, int y2)
    : _pt1(x1, y1)
    , _pt2(x2, y2)
    {
        cout << "Line(int,int,int,int)" << endl;
    }
private:
    Point _pt1;
    Point _pt2;
};

注意：

如果在Line类的构造函数的初始化列表中没有显式地初始化Point类对象成员，编译器会自动去调用Point类型的默认无参构造；

如果不想用Point的无参构造，那么必须在Line类的初始化列表中对Point类的对象成员进行初始化

构造顺序的强制性

当类的对象包含其他类的对象作为成员时，这些成员对象的构造函数会在主类的构造函数体执行前自动调用。
如果未在初始化列表中显式指定成员对象的构造函数，编译器会尝试调用它们的默认构造函数（无参构造函数）。若成员对象的类没有默认构造函数，会导致编译错误

class Point {
public:
    Point(int x, int y); // 没有默认构造函数
};

class Line {
    Point p1; // 必须通过初始化列表构造
    Point p2;
public:
    Line(int x1, int y1, int x2, int y2) 
        : p1(x1, y1), p2(x2, y2) {} // 正确：显式调用有参构造函数
};

如果省略初始化列表，编译器会报错，因为Point没有默认构造函数。

此例子中，创建一个Line类的对象，会首先调用Line的构造函数，在此过程中调用Point的构造函数完成Point类对象成员的初始化；

Line对象销毁时会先调用Line的析构函数，析构函数执行完后，再调用Point的析构函数。（对象销毁系统才会自动调用析构函数）

—— 与看起来的顺序有所不同。

静态数据成员

C++ 允许使用 static （静态存储）修饰数据成员，这样的成员在编译时就被创建并初始化的（与之相比，对象是在运行时被创建的），且其实例只有一个，被所有该类的对象共享，就像住在同一宿舍里的同学共享一个房间号一样。静态数据成员和之前介绍的静态变量一样，当程序执行时，该成员已经存在，一直到程序结束，任何该类对象都可对其进行访问，静态数据成员存储在全局/静态区，并不占据对象的存储空间。

静态数据成员被整个类的所有对象共享。

class Computer {
public:
    //...    
private:
    char * _brand;
    double _price;
    //数据成员的类型前面加上static关键字
    //表示这是一个static数据成员（共享）
    static double _totalPrice;
};
double Computer::_totalPrice = 0;

静态成员规则：

private的静态数据成员无法在类之外直接访问（显然）
对于静态数据成员的初始化，必须放在类外（一般紧接着类的定义，这是规则1的特殊情况），因为静态成员初始化一定要放在类外初始化，类外的空间有很多，所以编译器一般要求创建完类之后，紧接着对静态数据成员初始化。不能在类内进行初始化是因为他被所有该类对象所共享，如果在类内初始化就会每创建一个对象就会变化。
静态数据成员初始化时不能在数据类型前面加static，在数据成员名前面要加上类名+作用域限定符
如果有多条静态数据成员，那么它们的初始化顺序需要与声明顺序一致（规范）