当前位置： 首页 > news >正文

C++类与对象核心知识点全解析（下）

news 2025/8/16 17:52:28

目录

1. 再谈构造函数

1.1 构造函数体赋值

1.2 初始化列表

1.3 explicit关键字

2. Static成员

2.1 概念

 2.2 特性

3. 友元

3.1 友元函数

3.2 友元类

4. 内部类

5.匿名对象

6.拷贝对象时的一些编译器优化

7. 再次理解封装

如果大家对C++的学习感兴趣，欢迎来观摩下本人的总结专栏：

C++语法专栏：

https://blog.csdn.net/2302_79440910/category_13027387.html

数据结构专栏：

https://blog.csdn.net/2302_79440910/category_13026083.html

1. 再谈构造函数

1.1 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。

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。

  那么真正的初始化是在哪里进行的呢？

1.2 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:Date(int year, int month, int day)【注意】: _year(year), _month(month), _day(day){}private:int _year;int _month;int _day;
};

【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：

①引用成员变量

②const成员变量

③自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

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。

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

1.3 explicit关键字

  构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数或者除第一个参数无默认值其余均有默认值 的构造函数，还具有类型转换的作用。

下面展示一下这两种情况的类型转换：

class Celsius {
private:double temp;
public:// 默认构造函数Celsius() : temp(0.0) {}// 单参数构造函数 - 定义了从double到Celsius的隐式转换Celsius(double t) : temp(t) {}double getTemp() const { return temp; }
};int main() {Celsius c1 = 25.5;  // 隐式调用Celsius(25.5)Celsius c2;c2 = 30.0;          // 隐式调用Celsius(30.0)std::cout << c1.getTemp() << std::endl;  // 输出: 25.5std::cout << c2.getTemp() << std::endl;  // 输出: 30.0return 0;
}

  这里我们在复制25.5的时候，实际是编译器在背后调用了Celsius类的构造函数，构造了一个无名对象，最后用无名对象给c1对象进行赋值；

  如果是多参数的隐式类型转换，则需要借助{}了，看代码示例：

class Point {
public:Point(int x = 0, int y = 0) : x_(x), y_(y) {}
private:int x_, y_;
};int main() {Point p1{10, 20};  // 显式调用 (10, 20)Point p2{10};       // 调用 (10, 0)Point p3{};         // 调用 (0, 0)
}

上述代码可读性不是很好，用explicit修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换。

2. Static成员

2.1 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！

 2.2 特性

1. 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

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

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

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

5. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制

  面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象：

代码实现：

class A2.2 特性 
{
public:A() { ++_scount; }A(const A& t) { ++_scount; }~A() { --_scount; }static int GetACount() { return _scount; }
private:static int _scount;
};
int A::_scount = 0;
void TestA()
{cout << A::GetACount() << endl;A a1, a2;A a3(a1);cout << A::GetACount() << endl;
}

  思路：在类中定义一个static成员变量，由于静态成员变量是作用于自己的类中，所以它是共享于该类的所有对象的，因此我们在构造函数中让它+1，这样，每当有此类的对象创建时，都会调用构造函数将_scount++，最后通过静态函数接口将它返回即可；

【问题】

1. 静态成员函数可以调用非静态成员函数吗？

  不可以，静态成员函数不能调用非静态成员函数，因为静态成员函数没有 this 指针，无法直接访问类的非静态成员

2. 非静态成员函数可以调用类的静态成员函数吗？

  可以，非静态成员函数可以调用类的静态成员函数，因为非静态成员函数可以通过类名或对象访问静态成员函数

3. 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

3.1 友元函数

   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。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。

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;
};

  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。

  

class Date
{friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}
private:int _year;int _month;int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;return _cout; 
}
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{_cin >> d._year;_cin >> d._month;_cin >> d._day;return _cin;
}
int main()
{Date d;cin >> d;cout << d << endl;return 0;
}

说明:

（1）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

（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，不受类访问限定符限制

（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

3.2 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。

  比如上述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。

代码样例：

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;
};

4. 内部类

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（不是外部类的成员），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。

特性：

1. 内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。但是内部类的访问权限由外部类的访问限定符（public、protected、private）控制：

具体来说：

  1. 如果内部类定义在外部类的公有部分（public），则外部类的对象可以在外部访问该内部类，但必须使用作用域解析运算符。
  2. 如果内部类定义在外部类的私有部分（private）或受保护部分（protected），则该内部类只能在定义它的外部类内部访问，外部无法直接访问。

代码演示：

class OuterClass {
private:// 私有内部类 - 只能在OuterClass内部访问class PrivateInnerClass {public:void display() {cout << "This is a private inner class" << endl;}};protected:// 保护内部类 - 只能在OuterClass及其派生类中访问class ProtectedInnerClass {public:void show() {cout << "This is a protected inner class" << endl;}};public:// 公有内部类 - 可以在任何地方访问class PublicInnerClass {public:void print() {cout << "This is a public inner class" << endl;}};// 外部类成员函数可以访问所有内部类void accessInnerClasses() {PrivateInnerClass priv;priv.display();ProtectedInnerClass prot;prot.show();PublicInnerClass pub;pub.print();}
};int main() {// 可以访问公有内部类OuterClass::PublicInnerClass pub;pub.print();// 错误：无法访问私有内部类// OuterClass::PrivateInnerClass priv;  // 编译错误// 错误：无法访问保护内部类// OuterClass::ProtectedInnerClass prot;  // 编译错误return 0;
}

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。

原因：静态成员本身就是属于类的，不依赖于对象的，所以想要访问静态成员就必须获得它的具体作用域，类外部通过类名：：或者对象.都可以做到这一点，而内部类嵌套在外部类里面，天然就有了外部类的作用域，因此可以直接访问外部类的static成员；

但非静态成员依赖于对象，如果想要访问非静态成员，必须通过外部类的对象来访问！

3. sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。

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;//OKcout << a.h << endl;//OK}};
};
int A::k = 1;
int main()
{A::B b;b.foo(A());return 0;
}

5.匿名对象

对于这样一个类：

class Solution {
public:int Sum_Solution(int n) {//...return n;}
};

要想定义出一个匿名对象，可以这样写：Solution()

// 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);

6.拷贝对象时的一些编译器优化

下面给出一段代码进行分析：

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;
}

对于传值传参

A aa1;
f1(aa1);

拷贝构造

这里发生了拷贝构造，因为函数参数是按值传递的。编译器没有进行优化，因为需要创建一个新的参数对象。

对于传值返回

f2();

没有优化时：

  1. A aa; 调用构造函数
  2. 返回时调用拷贝构造函数创建临时对象
  3. 临时对象在函数结束时调用析构函数

优化：编译器会进行返回值优化(RVO)，直接在调用栈上构造返回值对象，避免创建临时对象和拷贝构造。

对于隐式类型转换

f1(1);

没有优化时：

  1. 1 隐式转换为 A 对象（调用构造函数）
  2. 传参时调用拷贝构造函数

优化：编译器会进行拷贝省略，直接构造 A 对象作为参数，避免临时对象和拷贝。

对于临时对象构造 -

f1(A(2));

没有优化时：

  1. A(2) 创建临时对象（调用构造函数）
  2. 传参时调用拷贝构造函数

优化：编译器会进行拷贝省略，直接在函数栈帧上构造参数对象，避免临时对象和拷贝。

对于返回值初始化

A aa2 = f2();

没有优化时：

  1. f2() 内部构造 aa
  2. 返回时拷贝构造临时对象
  3. aa2 通过拷贝构造从临时对象构造
  4. 临时对象析构

优化：编译器会进行命名返回值优化(NRVO)，编译器会在 main() 的栈帧中预留 aa2 的内存，并告诉 f2() 直接在这个位置构造对象，f2() 内部不再构造 aa，而是直接在 aa2 的位置构造。从而避免了所有拷贝和临时对象。

对于赋值操作

aa1 = f2();

没有优化时：

  1. f2() 内部构造 aa
  2. 返回时拷贝构造临时对象
  3. 调用赋值运算符 operator=
  4. 临时对象析构

优化：这种情况无法完全优化，因为涉及赋值操作。编译器可能优化掉返回时的拷贝构造，但赋值运算符调用无法避免。

7. 再次理解封装

  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。

http://www.lryc.cn/news/622460.html

相关文章：

  • 模板方法模式C++
  • 机器翻译：模型微调（Fine-tuning）与调优详解
  • JavaWeb开发_Day13
  • vue3相关基础
  • MySQL知识解析
  • linux-----------------锁
  • week1-[一维数组]传送
  • 【Spring框架】SpringAOP
  • 六大主流负载均衡算法
  • Java项目基本流程（四）
  • Python day45
  • lcm通信库介绍与使用指南
  • 【121页PPT】锂膜产业MESERP方案规划建议（附下载方式）
  • 【学习嵌入式day-25-线程】
  • 华测科技的3D GPR数据分析
  • 前瞻性技术驱动，枫清科技助力制造企业借助大模型完成生产力转化
  • 2025戴尔科技峰会：破局者的力量与智慧
  • 【C#补全计划】事件
  • PCA降维理论详解
  • 学习嵌入式之硬件——I2C
  • 系统介绍pca主成分分析算法
  • C语言：指针（5）
  • 智能指针：C++内存管理的利器
  • c++程序示例：多线程下的实例计数器
  • [HDCTF 2023]Normal_Rsa(revenge)
  • 主流开源实时互动数字人大模型
  • 读书笔记-积极心理学 《心流，最优体验心理学》
  • 条件变量的基本介绍与有界缓冲区问题
  • 小红书帖子评论的nodejs爬虫脚本
  • 补充日志之-配置文件解析指南(Centos7)