类和对象（4）

取地址运算符重载

const成员函数

• 将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。
• const实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。const 修饰Date类的Print成员函数，Print隐含的this指针由Date* const this 变为const Date* const this

#include<iostream>

using namespace std;

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	// 相当于void Print(const Date* const this) const
	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	// 这里非const对象也可以调⽤const成员函数是⼀种权限的缩小
	Date d1(2024, 8, 27);
	d1.Print();

	const Date d2(2024, 9, 27);
	d2.Print();

	return 0;
}

取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器自动生成的，不需要去显示实现。除非⼀些很特殊的场景，比如当不想让别人取到当前类对象的地址，就可以自己实现⼀份，胡乱返回⼀个地址。

#include<iostream>

using namespace std;

class Date
{
public:
	Date* operator&()
	{
		return nullptr;
	}
	const Date* operator&()const
	{
		return nullptr;
	}
private:
	int _year; 
	int _month;
	int _day; 
};

int main()
{
	cout << &Date() << endl;
	return 0;
}

再探构造函数

• 之前实现构造函数时，初始化成员变量主要使用函数体内赋值，构造函数初始化还有⼀种方式，就是初始化列表，初始化列表的使用方式是以一个冒号开始，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。
• 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次，语法理解上初始化列表可以认为是每个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变量，必须放在初始化列表位置进行初始化，否则会编译报错。

#include<iostream>
using namespace std;

class Time
{
public:
	Time(int hour)
		:_hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};

class Date
{
public:
	Date(int& x, int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
		//, _t(12)
		//, _ref(x)
		//, _n(1)
		//若将引用，const，无默认构造函数不进行初始化列表则会发生编译错误
	{
	}
	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	Time _t;//没有默认构造函数
	int& _ref;//引用
	const int _n; // const 
};

int main()
{
	int i = 0;
	Date d1(i);
	d1.Print();

	return 0;
}

• C++11支持在成员变量声明的位置给缺省值，这个缺省值主要是给没有显示在初始化列表初始化的成员使用的。
• 尽量使用初始化列表初始化，因为那些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。

#include<iostream>
using namespace std;

class Time
{
public:
	Time(int hour)
		:_hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};

class Date
{
public:
	Date()
		:_month(2)
	{
		cout << "Date()" << endl;
	}
	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	// 注意这里不是初始化，这里给的是缺省值，这个缺省值是给初始化列表的
	// 如果初始化列表没有显⽰初始化，默认就会⽤这个缺省值初始化
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day;
	Time _t = 1;
	const int _n = 1;
	int* _ptr = (int*)malloc(12);//除了直接写数字，还能这么写
};

int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();
	return 0;
}

• 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。

例题：下面程序的运行结果是什么（）
A. 输出1 1
B. 输出2 2
C. 编译报错
D. 输出1 随机值
E. 输出1 2
F. 输出2 1

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		, _a2(_a1)
	{
	}
	void Print() {
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}
private:
	int _a2 = 2;
	int _a1 = 2;
};

int main()
{
	A aa(1);
	aa.Print();
	return 0;
}

因为初始化列表的顺序是按声明顺序进行的，因此我们可以知道_a2先进行声明，因此先计算_a2(_a1)，由于_a1还未进行声明，因此_a2为随机值，又因为传入了1，不用使用缺省值，因此_a1为1。因此，答案为 1 随机值，选D。

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。

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	// 构造函数explicit就不再支持隐式类型转换
	// explicit A(int a1)
	A(int a1)
		:_a1(a1)
	{
	}

	//explicit A(int a1, int a2)
	A(int a1, int a2)
		:_a1(a1)
		, _a2(a2)
	{}

	void Print()
	{
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}

    int Get() const
    {
        return _a1 + _a2;
    }
private:
    int _a1 = 1;
    int _a2 = 2;
};

class B
{
public:
    B(const A& a)
        :_b(a.Get())
    {}
private:
    int _b = 0;
};

int main()
{
    // 构造⼀个A的临时对象，再用这个临时对象拷贝构造aa3
    // 编译器遇到连续构造+拷贝构造->优化为直接构造
    A aa1 = 1;
    aa1.Print();
    const A& aa2 = 1;//引用时注意加上const
    // C++11之后才支持多参数转化
    A aa3 = { 2,2 };
    // aa3隐式类型转换为b对象
    // 原理跟上⾯类似
    B b = aa3;
    const B& rb = aa3;
    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。

例题一：

计算下面程序中创建出了多少个类对象？

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{
		++_scount;
	}

	A(const A& t)
	{
		++_scount;
	}

	~A()
	{
		--_scount;
	}

	static int GetACount()
	{
		return _scount;
	}

private:
	// 类里面声明
	static int _scount;
};

// 类外面初始化
int A::_scount = 0;

int main()
{
	cout << A::GetACount() << endl;

	A a1, a2;
	A a3(a1);
	cout << A::GetACount() << endl;
	cout << a1.GetACount() << endl;
	
	return 0;
}

例题二：

求1+2+…+n-牛客网

由于本题不能使用if、for等关键字及条件判断语句，因此我们需要改变思路，利用c++中的static来解决
思路：

1. 创建变长数组
2. 创建新的类，实现累加

class Sum
{
public:
    Sum()
    {
        _i++;
        _ret+=_i;
    }

    static int GetRet()
    {
        return _ret;
    }

private:
    static int _i;
    static int _ret;
};

int Sum::_i=0;
int Sum::_ret=0;

class Solution {
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        Sum arr[n];
        return Sum::GetRet();
    }
};

例题三：

设已经有A,B,C,D4个类的定义，程序中A,B,C,D构造函数调用顺序为？（）
设已经有A,B,C,D4个类的定义，程序中A,B,C,D析构函数调用顺序为？（）
A.D B A C
B.B A D C
C.C D B A
D.A B D C
E.C A B D
F.C D A B

C c;
int main()
{
	A a;
	B b;
	static D d;
	return 0;
}

由于c为全局变量，因此c先调用构造函数，再进入main函数中，紧接着a，b再调用构造函数，最后d再调用构造函数，因此构造函数的调用顺序为 c a b d，因此选E
析构函数的调用顺序为局部到整体，并且先进行构造函数的后进行析构函数，因此析构函数的顺序为 b a d c，选B

友元函数

• 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。
• 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，不是类的成员函数。
• 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。

#include<iostream>
using namespace std;

// 前置声明，否则A的友元函数声明编译器不认识B
class B;
class A
{
	// 友元声明
	friend void func(const A& aa, const B& bb);
private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 2;
};

class B
{
	// 友元声明
	friend void func(const A& aa, const B& bb);
private:
	int _b1 = 3;
	int _b2 = 4;
};

void func(const A& aa, const B& bb)
{
	cout << aa._a1 << endl;
	cout << bb._b1 << endl;
}

int main()
{
	A aa;
	B bb;
	func(aa, bb);
	return 0;
}

• 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。
• 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。

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
	//友元声明
	friend class B;
private:
	int _a1 = 1;
	int _a2 = 2;
};

class B
{
public:
	void func1(const A& aa)
	{
		cout << aa._a1 << endl;
		cout << _b1 << endl;
	}
	void func2(const A& aa)
	{
		cout << aa._a2 << endl;
		cout << _b2 << endl;
	}
private:
	int _b1 = 3;
	int _b2 = 4;
};


int main()
{
	A aa;
	B bb;
	bb.func1(aa);
	bb.func1(aa);
	return 0;
}

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。

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
private:
    static int _k;
    int _h = 1;
public:
    class B // B默认就是A的友元
    {
    public:
        void foo(const A& a)
        {
            cout << _k << endl;              
            cout << a._h << endl;      
        }
    };
};

int A::_k = 1;

int main()
{
    cout << sizeof(A) << endl;
    A::B b;
    A aa;
    b.foo(aa);
    return 0;
}

求1+2+…+n-牛客网
利用内部类来写代码：

class Solution {
    class Sum 
    {
    public:
        Sum() {
            _i++;
            _ret += _i;
        }

        static int GetRet() 
        {
            return _ret;
        }
    //由private变成public
    static int _i;
    static int _ret;
    };
public:
    int Sum_Solution(int n) {
        Sum arr[n];
        return Sum::GetRet();
    }
};
int Solution::Sum::_i = 0;
int Solution::Sum::_ret = 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。

#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(1);
    A aa2(2);
    //匿名对象在这样场景下就很好用
    Solution().Sum_Solution(10);
    return 0;
}