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【类与对象(下)】探秘C++构造函数初始化列表

news 2025/8/15 10:06:10

再探构造：

类型转换

static成员

友元

内部类

匿名对象

对象拷贝时的编译器优化

再探构造：

之前学的构造函数，是在函数体内对成员变量赋值的，构造函数还要一种初始化的方式，就是初始化列表。初始化的使用方式是以一个冒号开始，逗号分隔，每个成员变量后面跟一个放在括号里的初始值或表达式。

日期类：

class Date
{
public:Date(int year = 2000, int month = 1, int day = 1):_year(2024),//初始化列表_month(month),_day(day){}void Print(){cout << _year << " " << _month << " " << _day << " " << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;d1.Print();return 0;
}

两个栈实现队列：

class Stack
{
public:Stack(int n){_arry = (int*)malloc(sizeof(int)*n);if (_arry==nullptr){perror("malloc失败");return;}_top = 0;_capacity = n;}private:int* _arry;int _top;int _capacity;
};class MyQueue
{
public:MyQueue():_Pushst(4),_Popst(4)//初始化列表{/*_Pushst(4);这里会报错，因为Stack类没有默认构造，若要调用它的构造函数需要使用初始化列表_Popst(4);*/}private:Stack _Pushst;Stack _Popst;
};int main()
{Date d1(2024,2,30);return 0;
}c

每个成员变量在初始化列表只能出现一次，语法理解上初始化列表可以认为是成员变量定义初始化的地方

引用成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型成员变量都需要用初始化列表初始化，这是c++语法上规定的
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，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。

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。

构造函数前面加explicit就不再支持隐式类型转换。

类类型的对象之间也可以隐式转换，需要相应的构造函数支持。

第一点：

class A
{
public://explicit A(int a1)A(int a1):_a1(a1){cout << "A(int a1)" << endl;}A(int a1,int a2):_a1(a1),_a2(a2){cout << "A(int a1,int a2)" << endl;}A(const A& aa):_a1(aa._a1),_a2(aa._a2){cout << "A(const A& aa)" << endl;}void Print(){cout << _a1 << " " << _a2 << endl;}
private:int _a1 = 1;int _a2 =-1;
};int main()
{A a1=1;//整型1隐式转换成A类型A a2 = {4,4};//整型4隐式转换成A类型const A& a3 = {4,4};//整型4隐式转换成A类型，这里实际引用的是{4,4}的临时对象//const A& a2 = 1;a1.Print();a2.Print();return 0;
}

第二点：

class A
{
public://explicit A(int a1)explicit A(int a1):_a1(a1){cout << "A(int a1)" << endl;}A(int a1,int a2):_a1(a1),_a2(a2){cout << "A(int a1,int a2)" << endl;}A(const A& aa):_a1(aa._a1),_a2(aa._a2){cout << "A(const A& aa)" << endl;}void Print(){cout << _a1 << " " << _a2 << endl;}
private:int _a1 = 1;int _a2 =-1;
};int main()
{A a1=1;//因为加了explicit，所以整型1无法隐式的转换成A类型，这段代码会报错A a2 = {4,4};//同理会报错const A& a3 = {4,4};//同理会报错//const A& a2 = 1;a1.Print();a2.Print();return 0;
}

static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。
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，因为缺省值是个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。

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。

友元函数，类：

class A
{
public:friend void func();friend B;
};class B
{};void func()
{}

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。

class B;//需要前置声明一下，A的友元函数声明编译器不认识
class A
{
public:friend void func();friend B;private:int _a;
};class B
{void fun(const A& aa){aa._a;}
};void func()
{B b;
}

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。B是A的友元，B可以使用A中的成员，但A不可以使用B中的成员
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C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。
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。

class A
{
public:class B//B是A的友元，B可以使用A中的成员，但A不可以使用B中的成员{public:void fun(const A& a){}private:int a;};private:/*class B//B是A的友元，B可以使用A中的成员，但A不可以使用B中的成员{public:void fun(const A& a){}private:int a;};*/int _a;int _b;
};int main()
{cout << sizeof(A) << endl;A::B;return 0;
}

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):_a(a){cout << "A()" << endl;}~A(){cout << "~A()" << endl;}
private:int _a;
};int main()
{A aa(1);//有名对象A aa1(1);A(1);//匿名对象A(2);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返回值的过程中可以省略的拷贝。
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贝会进行合并优化，有些更新更"激进"的编译器还会进行跨行跨表达式的合并优化。
linux下可以将下面代码拷贝到test.cpp文件，编译时用g++ test.cpp -fno-elide-constructors 的方式关闭构造相关的优化。