再谈构造函数构造函数体赋值在创建对象时编译器会通过调用构造函数给对象中的各个成员变量一个合适的初始值调用该构造函数后对象中的每个成员变量都有了一个初始值但是构造函数中的语句只能将其称作为赋初值而不能称作为初始化。因为初始化只能初始化一次而构造函数体内可以进行多次赋值。class Date { public: // 构造函数 Date(int year 0, int month 1, int day 1) { _year year;// 第一次赋值 _year 2022;// 第二次赋值 //... _month month; _day day; } private: int _year; int _month; int _day; };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: // 构造函数 Date(int year 0, int month 1, int day 1) :_year(year) , _month(month) , _day(day) {} private: int _year; int _month; int _day; };注意事项一、每个成员变量在初始化列表中只能出现一次因为初始化只能进行一次所以同一个成员变量在初始化列表中不能多次出现。二、类中包含以下成员必须放在初始化列表进行初始化在定义时就必须进行初始化的变量类型就必须放在初始化列表进行初始化。1.引用成员变量引用类型的变量在定义时就必须给其一个初始值所以引用成员变量必须使用初始化列表对其进行初始化int a 10; int b a;// 创建时就初始化2.const成员变量被const修饰的变量也必须在定义时就给其一个初始值也必须使用初始化列表进行初始化。const int a 10;//correct 创建时就初始化 const int b;//error 创建时未初始化3.自定义类型成员该类没有默认构造函数若一个类没有默认构造函数那么我们在实例化该类对象时就需要传参对其进行初始化所以实例化没有默认构造函数的类对象时必须使用初始化列表对其进行初始化。在这里再声明一下默认构造函数是指不用传参就可以调用的构造函数1.我们不写编译器自动生成的构造函数。2.无参的构造函数。3.全缺省的构造函数。class A //该类没有默认构造函数 { public: A(int val) //注这个不叫默认构造函数需要传参调用 { _val val; } private: int _val; }; class B { public: B() :_a(2021) //必须使用初始化列表对其进行初始化 {} private: A _a; //自定义类型成员该类没有默认构造函数 };三、尽量使用初始化列表初始化因为初始化列表实际上就是当你实例化一个对象时该对象的成员变量定义的地方所以无论你是否使用初始化列表都会走这么一个过程成员变量需要定义出来。严格来说1.对于内置类型使用初始化列表和在构造函数体内进行初始化实际上是没有差别的其差别就类似于如下代码// 使用初始化列表 int a 10 // 在构造函数体内初始化不使用初始化列表 int a; a 10;2.对于自定义类型使用初始化列表可以提高代码的效率class Time { public: Time(int hour 0) { _hour hour; } private: int _hour; }; class Test { public: // 使用初始化列表 Test(int hour) :_t(12)// 调用一次Time类的构造函数 {} private: Time _t; };对于以上代码当我们要实例化一个Test类的对象时我们使用了初始化列表在实例化过程中只调用了一次Time类的构造函数。我们若是想在不使用初始化列表的情况下达到我们想要的效果就不得不这样写了这时当我们要实例化一个Test类的对象时在实例化过程中会先在初始化列表时调用一次Time类的构造函数然后在实例化t对象时调用一次Time类的构造函数最后还需要调用了一次Time类的赋值运算符重载函数效率就降下来了。class Time { public: Time(int hour 0) { _hour hour; } private: int _hour; }; class Test { public: // 在构造函数体内初始化不使用初始化列表 Test(int hour) { //初始化列表调用一次Time类的构造函数不使用初始化列表但也会走这个过程 Time t(hour);// 调用一次Time类的构造函数 _t t;// 调用一次Time类的赋值运算符重载函数 } private: Time _t; };四、成员变量在类中声明的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顺序无关举个例子#include iostream using namespace std; int i 0; class Test { public: Test() :_b(i) ,_a(i) {} void Print() { cout _a: _a endl; cout _b: _b endl; } private: int _a; int _b; }; int main() { Test test; test.Print(); //打印结果test._a为0test._b为1 return 0; }explicit关键字构造函数不仅可以构造和初始化对象对于单个参数的构造函数还支持隐式类型转换。#include iostream using namespace std; class Date { public: Date(int year 0) //单个参数的构造函数 :_year(year) {} void Print() { cout _year endl; } private: int _year; }; int main() { Date d1 2021; //支持该操作 d1.Print(); return 0; }在语法上代码中Date d1 2021等价于以下两句代码Date tmp(2021); //先构造 Date d1(tmp); //再拷贝构造Date d 2021;这个形式看起来像用2021初始化d但实际上编译器要用2021创建一个临时Date对象用这个临时对象拷贝构造d编译器优化为直接构造d(2021)explicit阻止的就是第一步的自动创建临时对象。这就叫做隐式类型转换。对于单参数的自定义类型来说Date d1 2021这种代码的可读性不是很好我们若是想禁止单参数构造函数的隐式转换可以用关键字explicit来修饰构造函数。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。特性一、静态成员为所有类对象所共享不属于某个具体的对象#include iostream using namespace std; class Test { private: static int _n; }; int main() { cout sizeof(Test) endl; return 0; }结果计算Test类的大小为1因为静态成员_n是存储在静态区的属于整个类也属于类的所有对象。所以计算类的大小或是类对象的大小时静态成员并不计入其总大小之和。二、静态成员变量必须在类外定义定义时不添加static关键字class Test { private: static int _n; }; // 静态成员变量的定义初始化 int Test::_n 0;三、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含有静态成员变量的类一般含有一个静态成员函数用于访问静态成员变量。class Test { public: static void Fun() { cout _a endl; //error不能访问非静态成员 cout _n endl; //correct } private: int _a; //非静态成员 static int _n; //静态成员 };四、访问静态成员变量的方法1.当静态成员变量为公有时有以下几种访问方式#include iostream using namespace std; class Test { public: static int _n; //公有 }; // 静态成员变量的定义初始化 int Test::_n 0; int main() { Test test; cout test._n endl; //1.通过类对象突破类域进行访问 cout Test()._n endl; //3.通过匿名对象突破类域进行访问 cout Test::_n endl; //2.通过类名突破类域进行访问 return 0; }2.当静态成员变量为私有时有以下几种访问方式#include iostream using namespace std; class Test { public: static int GetN() { return _n; } private: static int _n; }; // 静态成员变量的定义初始化 int Test::_n 0; int main() { Test test; cout test.GetN() endl; //1.通过对象调用成员函数进行访问 cout Test().GetN() endl; //2.通过匿名对象调用成员函数进行访问 cout Test::GetN() endl; //3.通过类名调用静态成员函数进行访问 return 0; }五、静态成员和类的普通成员一样也有public、private和protected这三种访问级别所以当静态成员变量设置为private时尽管我们突破了类域也不能对其进行访问。注意区分两个问题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静态成员函数吗问题1不可以。因为非静态成员函数的第一个形参默认为this指针而静态成员函数中没有this指针故静态成员函数不可调用非静态成员函数。问题2可以。因为静态成员函数和非静态成员函数都在类中在类中不受访问限定符的限制。成员初始化的新玩法C11支持非静态成员变量在声明时进行初始化赋值但是要注意这里不是初始化这里是给声明的成员变量一个缺省值。初始化列表是成员变量定义初始化的地方你若是给定了值就用你所给的值对成员变量进行初始化你若没有给定值则用缺省值进行初始化若是没有缺省值则内置类型的成员就是随机值。class A { public: void Print() { cout _a endl; cout _p endl; } private: // 非静态成员变量可以在成员声明时给缺省值。 int _a 10; int* _p (int*)malloc(4); static int _n; //静态成员变量不能给缺省值 };友元友元分为友元函数和友元类。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。之前实现的日期类我们现在尝试重载operator但是我们发现没办法将其重载为成员函数因为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即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。所以我们要将operator重载为全局函数但是这样的话又会导致类外没办法访问成员那么这里就需要友元来解决。operator同理我们都知道C的和很神奇因为它们能够自动识别输入和输出变量的类型我们使用它们时不必像C语言一样增加数据格式的控制。实际上这一点也不神奇内置类型的对象能直接使用cout和cin输入输出是因为库里面已经将它们的和重载好了和能够自动识别类型是因为它们之间构成了函数重载。所以我们若是想让和也自动识别我们的日期类就需要我们自己写出对应的运算符重载函数。class Date { // 友元函数的声明 friend ostream operator(ostream out, const Date d); friend istream operator(istream in, Date d); public: Date(int year 0, int month 1, int day 1) { _year year; _month month; _day day; } private: int _year; int _month; int _day; }; // 运算符重载 ostream operator(ostream out, const Date d) { out d._year - d._month - d._day endl; return out; } // 运算符重载 istream operator(istream in, Date d) { in d._year d._month d._day; return in; }cout是ostream类的一个全局对象cin是istream类的一个全局变量和运算符的重载函数具有返回值是为了实现连续的输入和输出操作。友元函数说明1、友元函数可以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访问限定符的限制。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非公有成员。class A { // 声明B是A的友元类 friend class B; public: A(int n 0) :_n(n) {} private: int _n; }; class B { public: void Test(A a) { // B类可以直接访问A类中的私有成员变量 cout a._n endl; } };友元类说明1、友元关系是单向的不具有交换性。例如上述代码中B是A的友元所以在B类中可以直接访问A类的私有成员变量但是在A类中不能访问B类中的私有成员变量。2、友元关系不能传递。如果A是B的友元B是C的友元不能推出A是C的友元。内部类概念概念如果一个类定义在另一个类的内部则这个类被称为内部类。注意1.此时的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区调用内部类。2、外部类对内部类没有任何优越的访问权限。3、内部类就是外部类的友元类即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、private以及protected这三个区域中的任一区域。2、内部类可以直接访问外部类中的static、枚举成员不需要外部类的对象/类名。3、外部类的大小与内部类的大小无关#include iostream using namespace std; class A //外部类 { public: class B //内部类 { private: int _b; }; private: int _a; }; int main() { cout sizeof(A) endl; //外部类的大小 return 0; }外部类A的大小为4与内部类的大小无关。匿名对象1. 什么是匿名对象匿名对象是指在创建对象时不给对象命名直接通过构造函数创建的对象。2. 匿名对象的特点A(); // 这是一个匿名对象没有对象名不需要变量名来引用生命周期短暂只存在于创建它的那一行语句自动析构语句执行完毕后立即调用析构函数3. 使用场景示例// 1. 直接调用函数 Solution().Sum_Solution(10); // 创建匿名对象调用成员函数 // 2. 作为函数参数传递 void func(A a) { ... } func(A()); // 传递匿名对象 // 3. 测试构造函数 A(1); // 测试带参数的构造函数4. 注意与函数声明的区别A aa1(); // 这不是匿名对象这是函数声明 // 编译器认为这是声明一个返回A类型、无参数的函数aa1 A aa1; // 这是默认构造的对象 A(); // 这是匿名对象二、编译器优化1. 常见的编译器优化场景场景1传值传参void f1(A aa) { ... } A aa1; f1(aa1); // 会调用拷贝构造函数输出A(const A aa)场景2传值返回A f2() { A aa; return aa; // 可能触发RVO返回值优化 } f2();场景3隐式类型转换优化f1(1); // 1会隐式转换为A对象优化前用1构造一个临时A对象用临时对象拷贝构造形参销毁临时对象优化后直接构造形参输出A(int a)场景4显式构造临时对象f1(A(2));优化前构造A(2)临时对象用临时对象拷贝构造形参销毁临时对象优化后直接构造形参输出A(int a)场景5连续拷贝构造优化A aa2 f2();优化前f2()中构造局部对象拷贝构造返回的临时对象用临时对象拷贝构造aa2销毁临时对象优化后直接在f2()中构造aa2输出A(int a)场景6无法优化的场景aa1 f2(); // 已有对象aa1接收f2()的返回值无优化f2()中构造局部对象拷贝构造返回的临时对象调用赋值运算符销毁临时对象销毁f2()中的局部对象输出A(int a) // f2中构造局部对象 A(const A aa) // 构造返回的临时对象 A operator(const A aa) // 赋值给aa1 ~A() // 析构临时对象 ~A() // 析构f2中的局部对象2. 优化原理RVOReturn Value Optimization返回值优化NRVONamed Return Value Optimization具名返回值优化C17强制要求的部分优化在某些情况下编译器必须进行优化3. 实际应用建议尽量使用匿名对象// 简洁高效 Solution().Solve(problem); // 替代 Solution s; s.Solve(problem);利用编译器优化// 返回局部对象时信任编译器优化 vectorint getData() { vectorint data {1, 2, 3}; return data; // 编译器会优化 }避免不必要的拷贝// 使用const引用接收临时对象 void process(const A obj) { ... } // 传值会触发拷贝 void process(A obj) { ... } // 可能产生额外拷贝4. 验证优化效果可以通过在构造函数、拷贝构造函数、析构函数中打印信息来观察优化情况class Test { public: Test() { cout Constructor endl; } Test(const Test) { cout Copy Constructor endl; } ~Test() { cout Destructor endl; } };总结匿名对象是临时对象生命周期短适合一次性使用编译器优化能减少不必要的拷贝提高效率理解这些优化有助于编写更高效的代码在C17及更高版本中某些优化是强制性的这些特性是C性能优化的重要组成部分理解它们有助于写出更高效的C代码。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。