前言：

本篇知识点：初始化列表、explicit关键字、static成员、友元、内部类、匿名对象、编译器的优化

专栏：C++初阶

目录

再谈构造函数

1️⃣构造函数体赋值

2️⃣初始化列表

explicit关键字

static成员

1.static概念

2.static特性

面试题

友元 

友元函数

友元类

内部类

内部类概念

优化面试题

匿名对象

 匿名对象和有名对象

拷贝对象时的一些编译器优化

知识点回顾：

示例(包含讲解)： 

传值传参和传值返回

构造+拷贝构造

连续的拷贝构造

拷贝构造+赋值重载(无法优化) 

再次理解类和对象

---

再谈构造函数

        对于MyQueue 不需要写它的构造函数，编译器自动生成，会调用它的默认构造。

但是如果Stack类不提供默认构造给你，那就得实现显示调用，该怎么办呢？

有两种办法。

1️⃣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。

代码示例：

<code>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

。

如下例子：

​class Date

{

public:

Date(int year=2024, int month=1, int day=1)//构造函数初始化,只能初始化一次

//赋值

{

    _year = year;//可以多次赋值

    _year = 2023;

    _year = 2021;

//...

_month = month;

    _day = day;

}

private:

int _year;

int _month;

int _day;

};

2️⃣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。

代码如下：

#include<iostream>

using namespace std;

class Date

{

public:

Date(int year, int month, int day)

: _year(year)

, _month(month)

, _day(day)

{

}

void Print()

{

cout << _year << "/" << _month << "/" << _day;

}

private:

int _year;

int _month;

int _day;

};

int main()

{

Date d1(2024, 1, 1);

d1.Print();

return 0;

}

执行如下：

【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)

其实可以这样理解：

代码如下：

<code>class Date

{

public:

//初始化列表是每个成员定义的地方

//不管你写不写，每个成员都要走初始化列表

Date(int year, int month, int day, int& i)

:_year(year)

, _month(month)

, _a(i)

, _refi(i)

,_x(100)//显示给值了

{

//赋值

//_day = day;

}

void func()

{

++_refi;

++_refi;

}

//private下面如果成员变量右边给了值，都叫做缺省值

private:

int _year;//每个成员声明

int _month;

int _day;

//C++11支持给缺省值，这个缺省值给初始化列表

//如果初始化列表没有显示给值，就用这个缺省值

//必须定义时初始化,也就是说以下这三个成员变量必须出现在初始化列表

const int _x=1;//如果显示给值了，就不用这个缺省值

int& _refi;

A _a;

};

//能用初始化列表就用初始化列表初始化

//有些场景还是需要初始化列表和函数体混着用

int main()

{

int n = 0;

Date d1(2023, 7, 28, n);

d1.func();

cout << n << endl;

return 0;

}

执行：对_refi就是对着n操作

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。

<code>#include<iostream>

using namespace std;

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);

}

执行：

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

来做一道题：

explicit关键字

        构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数的

构造函数，还具有类型转换的作用。

<code>class A

{

public:

//explicit A(int i)

A(int i)

:_a(i)

{

cout << "A(int i):"<<i<< endl;

}

A(const A& aa)

:_a(aa._a)

{

cout << "A(const & aa)" << endl;

}

~A()

{

cout << "~A()" << endl;

}

private:

int _a;

};

struct SeqList

{

public:

void PushBack(const A& x)

{

//...扩容

_a[_size++] = x;

}

size_t size() const

{

return _size;

}

//读

const A& operator[](size_t i)const

{

assert(i < _size);

return _a[i];

}

//读/写

A& operator[](size_t i)

{

assert(i < _size);

return _a[i];

}

private:

//C++11

A* _a = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);

size_t _size = 0;

size_t _capacity = 0;

};

int main()

{

A aa1(1);

A aa2 = 2;

return 0;

}

       经过编译器优化之后，以下的两个代码是等价的：

A aa1(2);//直接构造 <==> A aa1 = 2

解析：        

        在早期的编译器中，当遇到下面的一行代码时,会处理成：用2调用A构造函数生成一个临时对象(tmp),再用这个对象(tmp)去拷贝构造aa1

A aa1 = 2;//先构造，再拷贝构造

上面的代码等价于下面这两步:

A tmp(2);

A aa2(tmp);  

但是，C++支持单参数构造函数的隐式类型转换：

        编译器会再优化，优化用2直接构造,所以当我们遇到像A aa1 = 2的式子时，实际上编译器已经转换成了A aa1(2)，这就叫隐式类型转换

同时在c++中,不想让隐式类型发生，就在构造函数前面加个explicit

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

在C语言中我们也讲了隐式类型转换：无论是值拷贝还是说加了引用的，都会生成临时变量的。

static成员

1.static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；

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

2.static特性

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

代码如下：

<code>#include<iostream>

using namespace std;

class A

{

public:

A()

{

++n;

++m;

}

A(const A& t)

{

++n;

++m;

}

~A()

{

--m;

}

private:

int a;//4 byte

static int n;

static int m;

};

int main()

{

cout << sizeof(A) << endl;

return 0;

}

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

解析思路：

当我们要计算A这个类，累计创建了多少个对象(用n表示)，正在使用的多少个对象(用m表示)

以之前的知识，我们首先会在全局定义两个变量

 经过以下代码验证之后，我们发现，如果定义全局的变量，会被外面随意修改

       

        此时的话，我们试下把n和m定义在class A的private内，但是这样每一个对象在定义的时候，都会创建一个n和m，此时n和m是每一个对象的成员了，不是用来统计有几个对象，明显不能这样定义。

这时候如果被static修饰,这两个成员变量就位于静态区了,叫做静态成员变量,需要注意的地方有：

 代码如下：

<code>class A

{

public:

private:

int a;//4 byte

static int n;//静态成员的声明

static int m;//静态成员的声明

};

//在类外面定义

int A::n = 0;

int A::m = 0;

还有要注意的；

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 

静态成员变量被public修饰时:

 代码如下：

<code>include<iostream>

using namespace std;

class A

{

public:

A()

{

++n;

++m;

}

A(const A& t)

{

++n;

++m;

}

~A()

{

--m;

}

//private:

static int n;

static int m;

};

// 静态成员变量的定义初始化

int A::n = 0;

int A::m = 0;

int main()

{

A aa1;

cout << A::n << " " << A::m << endl;//1.通过类名突破类域进行访问

cout << aa1.n << " " << aa1.m << endl; //2.通过类对象突破类域进行访问

A* ptr = NULL;

cout << ptr->n << " " << ptr->m;//3.通过空指针解引用成员突破类域

}

当静态成员变量被private修饰时:

        我们当然可以定义被public修饰的成员函数,然后此时被static修饰的两个静态成员n和m通过创建对象aa1,接着aa1.Print()就可以打印出对象的个数，

        但如果我定义一个匿名对象，接着调用Print函数，这时候会多出一个n(累计创建的对象)，干扰打印的逻辑了。

我们可以借鉴上面静态成员变量突破类域的方式，引出我们静态成员函数的三种突破类域的方式

代码如下: 

<code>#include<iostream>

using namespace std;

class A

{

public:

A()

{

cout << "A()" << endl;

++n;

++m;

}

A(const A& t)

{

++n;

++m;

}

~A()

{

--m;

}

//静态成员函数的特点:没有this指针

static int GetM()

{

return m;

}

static void Print()

{

//x++；//不能访问非静态，因为没有this

cout << m << " " << n << endl;

}

private:

//这样定义不行，这样的话每一个对象都有一个n和m，

//int m;

//int n;

// 不符合题意，因为这是来统计对象个数的

//静态成员变量属于所有A对象,属于整个类

//声明

//累积创建了多少个对象

static int n;

//正在使用的还有多少个对象

static int m;

};

int A::n = 0;

int A::m = 0;

int main()

{

A aa;

//三种突破类域的方式

A::Print();//通过类名调用静态成员函数进行访问

aa.Print();//通过实例化的对象调用成员函数进行访问

A* ptr = NULL;

ptr->Print();//通过空指针调用静态成员函数进行访问

return 0;

}

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

代码如下：

<code>//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

#include<iostream>

using namespace std;

class A

{

public:

static void Print()

{

cout << x++ << endl;

}

private:

int x;//非静态成员变量

static int a;//静态成员变量

};

int main()

{

A x;

x.Print();

}

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？

答：不能 ，

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

2.

非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

答：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。

代码如下：

#include<iostream>

using namespace std;

class A

{

public:

void Notstatic()

{

Print();//<-------非静态调用调用静态

}

//两种写法

static void Print()

{

cout << a << endl;

}

/*static int Print()

{

cout << a << endl;

return a;

}*/

private:

int x;//非静态成员变量

static int a;//静态成员变量

};

int A::a = 10;

int main()

{

A x;

x.Notstatic();

}

执行：

面试题

1.

求

1+2+3+...+n

，要求不能使用乘除法、

for

、

while

、

if

、

else

、

switch

、

case

等关键字及条件判

断语句:

求1+2+3+...+n_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

#include<iostream>

using namespace std;

class Sum//定义一个名为Sum的类

{

public:

Sum()//构造函数，当创建Sum对象时自动调用

{

_ret +=_i;// 每次构造函数被调用时，将静态成员变量_i的当前值累加到静态成员变量_ret上

_i++; //紧接着递增静态成员变量_i的值

}

static int GetRet()//定义一个静态成员函数GetRet，用于获取静态成员变量_ret的值

{

return _ret;//直接返回静态变量_ret的值

}

private:

//定义两个静态私有成员变量

// 静态成员变量属于类，不是某个对象所有，而是所有对象共享，并且在整个程序生命周期内只初始化一次

static int _i;//初始化为1，每次构造函数调用时递增

static int _ret;// 初始化为0，用于累计构造函数调用次数

};

//对静态成员变量进行初始化(定义)

int Sum::_i = 1;

int Sum::_ret = 0;

//定义另一个名为Solution的类

class Solution {

public:

// 定义成员函数Sum_Solution，接收一个整数参数n

int Sum_Solution(int n) {

Sum a[n];

return Sum::GetRet();

}

};

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

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

我们之前在：【C++初阶】第一站:C++入门基础(上) -- 良心详解-CSDN博客

简单了解过关于cout(流插入)，cin(流提取)的知识

现在我们来回顾一下：

在之前的印象中，当我们遇到关于内置类型(int,float,double等)，可以直接使用cout和cin进行输出和输入：

原因是什么呢，通过查阅资料可以发现：i 和 j 通过操作符重载间接实现了类似成员函数的功能。

cin是istream类型的对象，cout是ostream类型的对象

在C++中，内置类型是直接支持cout流插入<<和cin流提取>>，这并不是什么自动识别类型，是运算符重载和函数重载罢了，库里面支持把内置类型作为成员函数，重载了

这时候，我们创建Date类的一个自定义类型的对象，使用cout和cin输出和输入会发现编译错误：

我们可以看到，隐含的this指针，占据着这个流插入成员函数的第一个参数的位置，与main函数内调用的位置不相符，cout是ostream类型的对象，但是到了成员函数，第一个位置是Date*类型

 既然它的位置不相符，那么我们可以这样写吗：

        可以是可以，但是流插入的本质是:应该是对象流入到console里面去,而不是console流入到对象里 ，对于流提取同理

 这时候我们把位于Date.h里原本成员函数的声明注释掉：

 我们在全局定义一个<<重载的函数，定义成全局的声明,此时经过编译后，又引发了一个新问题：

面对这样的情况，该如何去纠正： 

在类的外部要想访问内部私有成员，用友元声明:在类的公有和私有声明都可以

我们发现就可以编译通过了：

 并且类型的顺序也是匹配的:

但是当咱们连续输出两个自定义对象的时候，编译就不会通过了，看下面解析：

这时候我们把.h里面的友元的返回值改成ostream&、全局声明和.cpp里面的返回值也改成一样：

 对于流提取,并不能给声明加const:

总结：

内置类型，可以使用<<>>是因为函数重载加运算符重载

自定义类型使用的方式是重载这个流插入和流提取的运算符

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。

<code>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;

};

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。

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。

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。

        比如下面的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C是B的友元， B是A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

<code>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

内部类概念

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。

从下面这张图看出来什么：

总结：

1.B类

受A类域和访问限定符的限制，其实它们是两个独立的类

2.内部类默认就是外部类的友元 --

内部类可以访问外部类，外部类不能访问类部类

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。

代码示例：

<code>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;

}

执行：

优化面试题

求1+2+3+...+n_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

class Solution {

class Sum {

public:

Sum()

{

_ret += _i;

_i++;

}

};

public:

int Sum_Solution(int n) {

Sum a[n];

return _ret;

}

private:

static int _i;

static int _ret;

};

int Solution::_i = 1;

int Solution::_ret = 0;

匿名对象

#include<iostream>

using namespace std;

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;

// 不能这么定义对象，因为编译器无法识别下面是一个函数声明，还是对象定义

//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();

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);

return 0;

}

执行：

 匿名对象和有名对象

例子

拷贝对象时的一些编译器优化

知识点回顾：

        C++默认兼容C语言，默认生成的拷贝构造函数对内置类型会完成值拷贝（跟结构体拷贝一样）但是又规定自定义类型传值传参过程中，符合拷贝构造:拿一个以及存在的对象去初始化另一个对象

        为什么要规定调拷贝构造?因为直接搞值拷贝，会有很大的问题，比如说像栈、顺序表、链表这样的类(析构两次)，对象里面可能还有一个指针指向一块空间，这时候就要完成深拷贝，那想让这个拷贝正确该怎么办呢，就要自己去写那个深拷贝

        所以c++在这一块完成了完美的兼容，对于日期类就算要浅拷贝(不写，编译器默认生成的拷贝构造)，编译器有着个性化处理，对于栈要自己写深拷贝，对于日期类写不写都行

示例(包含讲解)： 

比如下面这个例子中：传值传参引发了对象的拷贝，拷贝要调用拷贝构造，拷贝出aa1的副本aa，然后出了作用域aa先析构，回到main函数之后，出了作用域aa1再调析构

可以想象一下，假设我仅仅只想调用一下Print()有没有必要使用拷贝构造？没有吧。

我们要给这个形参加上引用，同时加上const，这样的话就不会引发拷贝，也保护了对象不可修改：

同时插播一下，这两者是有着显著区别的： 

其实对于void f1的(A& aa)这个地方可以不加const，这属于权限的缩小，但是对于匿名对象来说可不行

因为：f1(A())这一行试图将一个匿名临时对象传递给需要非const引用参数的函数f1(A& aa)。

匿名临时对象不能绑定到非const引用上，因为匿名临时对象生命周期结束后会自动销毁，

而非const引用可能会尝试修改临时对象，这是不允许的。

所以要给这个函数加上

const-->void f1(const A& aa)

另外，

我们知道匿名对象的生命周期只在这一行，但是const引用会延迟匿名对象的生命周期：

传值传参和传值返回

对于编译器处理

传值传参和传值返回的总结：

传值返回 -- 不能带引用返回，因为aa出了这个作用域调析构了。

如果返回了aa的引用，意味着返回的引用指向了一个已经销毁的对象，在实际运行时可能导致各种难以预料的问题：

<code>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;

return 0;

}

对于析构的分析

对于f2()，仅此于f2(),我们分析一下析构：

第一次析构：在 <code>f2 函数内部，局部变量 aa 在 return aa; 语句处会触发一次析构。这是因为 aa 是 f2 函数的局部对象，当函数执行完毕时，局部对象的生命周期结束，因此会调用析构函数。

第二次析构：f2 函数返回的是 A 类的一个对象，但由于它是通过值返回的，所以在 f2() 调用处会创建一个临时对象接收返回值。然而，由于这个临时对象在表达式结束之后没有被存储到任何地方，因此它也会在表达式（也就是f2() ）结束时立即被销毁，从而触发第二次析构。

构造+拷贝构造

一个表达式，连续的步骤里面，连续的构造会被合并

f1(1)：隐式类型，连续构造(构造函数)+拷贝构造->优化为直接构造

f1(A(2))：一个表达式中，

连续构造(构造函数)+拷贝构造->优化为一个构造

连续的拷贝构造

一个表达式中，连续拷贝构造+拷贝构造->优化一个拷贝构造

拷贝构造+赋值重载(无法优化) 

一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化

<code>//上文有A类的定义

A f2()

{

A aa;

return aa;

}

int main()

{

// 一个表达式中，连续拷贝构造+赋值重载->无法优化

A aa1;

aa1 = f2();

cout << endl;

return 0;

}

 执行：

        拷贝构造的aa，返回的临时拷贝，也就是回到main函数之后的那个临时对象(黄色字)，要等到赋值运算符重载完毕之后,才调的析构

再次理解类和对象

类和对象篇就此结束，接下来是内存管理。

🔧本文修改次数：0

🧭更新时间：2024年3月1日