C++ 类和对象 终篇

一 static成员：

静态成员变量是属于整个类的，而不是某个特定对象的。也就是说，所有对象共享同一个静态成员变量。它的特点包括：

非静态成员变量：

class A 
{
public:int _x; // 非静态成员变量
};int main() 
{A a1, a2;a1._x = 5;a2._x = 10;std::cout << a1._x << std::endl; // 输出 5std::cout << a2._x << std::endl; // 输出 10return 0;
}

在这个例子中，a1 和 a2 是两个不同的对象，它们各自有自己的 _x 变量，互不影响。a1._x 的值是 5，而 a2._x 的值是 10。

 静态成员变量：

class A 
{
public:static int _x; // 静态成员变量
};// 在类外定义并初始化静态成员变量
int A::x = 0;int main() 
{A a1, a2;a1._x = 5;std::cout << "a1._x: " << a1._x << std::endl; // 输出 5std::cout << "a2._x: " << a2._x << std::endl; // 输出 5a2._x = 10;std::cout << "a1._x: " << a1._x << std::endl; // 输出 10std::cout << "a2._x: " << a2.x << std::endl; // 输出 10return 0;
}

在这个例子中，x 是静态成员变量，它属于类 A，而不属于任何特定的对象。我们在类外定义并初始化了 A::x。

总结：

共享性：静态成员变量在所有对象间共享，同一个类的所有实例都可以访问同一个静态成员变量。

类外初始化：静态成员变量必须在类外进行定义和初始化，确保它们只初始化一次。

静态成员函数：

特点：

没有 this 指针：静态成员函数不能访问类的非静态成员变量或成员函数，因为不属于任何特定的对象所以它们没有隐含的 this 指针。

类范围内的函数：静态成员函数属于类的范围，可以在没有对象实例的情况下调用，直接通过类名调用。

访问静态成员变量：静态成员函数可以访问静态成员变量，因为它们同样属于类范围内。

代码演示：

class A 
{
public:A() {++n;}A(const A& a) {++n;}static int Getn() {return n;}private:static int n;
};// 在类外定义并初始化静态成员变量
int A::n = 0;int main() 
{A aa1; A aa2;cout << A::Getn() << endl;return 0;
}

二 友元：

定义：

友元函数是一个定义在类外部的普通函数，但它被授予访问该类的私有和保护成员的特权。友元函数不是类的成员函数，但需要在类的内部声明，并使用 friend 关键字。

友元函数的特点：

  • 友元函数可以访问类的私有和受保护成员，但它本身并不是类的成员函数。

    • 友元函数在某种程度上是外部函数，但它们被赋予了访问指定类的私有和受保护成员的特权。

  • 友元函数不能被 const 修饰。

    • 尽管友元函数可以访问类的内部成员，但它们依旧是外部函数，因此不受类的成员函数的约束，如 const 限定。

  • 友元函数声明可以放在类的任何位置，不受访问控制符（如 public、protected 或 private）的限制。

    • 无论是在 public 部分、protected 部分还是 private 部分，友元函数声明都可以放置，不影响其访问权限。

  • 一个友元函数可以是多个类的友元。

    • 这意味着同一个函数可以被多个类声明为友元，从而能够访问这些类的私有和受保护成员。

  • 友元函数的调用与普通函数相同。

    • 友元函数在调用时，不需要通过对象或类来调用，它们的调用方式与普通的非成员函数一致。

代码演示：

#include <iostream>
using namespace std;class Point
{
public:Point(){_x++;}// 友元函数声明friend ostream& operator<<(ostream& out, const Point& p);private:static int _x;
};// 初始化静态成员变量
int Point::_x = 0;// 友元函数定义
ostream& operator<<(ostream& out, const Point& p)
{out << Point::_x<<endl;return out;
}int main()
{Point a;cout << a << 3 <<endl; // 输出Point类的静态成员变量_x的值//cout << 3 << endl; // 输出3return 0;
}

友元类：

 定义：

友元类在C++中是一个用于控制访问权限的重要机制。它们允许一个类的所有成员函数访问另一个类的私有和受保护成员。

代码演示：

class Time
{friend class Date;  // Date 类是 Time 类的友元类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 Time 类的私有成员变量_t._hour = hour;_t._minute = minute;_t._second = second;}private:int _year;int _month;int _day;Time _t;  // Date 类中有一个 Time 对象
};

特点：

  • 友元关系是单向的：

    • 友元关系是单向的。比如，Date 类可以访问 Time 类的私有成员，但 Time 类不能自动访问 Date 类的私有成员。如果需要 Time 类也能访问 Date 类的私有成员，你必须在 Time 类中声明 Date 类为友元类。

  • 友元关系不能传递：

    • 友元关系是不可传递的。即使 C 是 B 的友元，B 是 A 的友元，这并不意味着 C 自动成为 A 的友元。每一个友元关系需要显式声明。

  • 友元关系不能继承：

    • 友元关系不会继承。如果一个类 A 声明了 B 为友元类，那么子类 B 的所有派生类并不会自动成为 A 的友元类。友元关系仅对直接声明它们的类有效。

三 内部类：

定义：

内部类是定义在另一个类的内部的类。它可以访问外部类的所有成员，包括私有成员。

特点：

  • 内部类可以定义在外部类的 public、protected、private 区域。
  • 内部类可以直接访问外部类的 static 成员，不需要外部类的对象或类名。
  • 内部类的存在对外部类的大小没有任何影响

代码演示：

#include <iostream>
using namespace std;class Product {
private:static int discount; // 静态成员变量，用于记录折扣int price;           // 非静态成员变量，记录价格public:class Details {public:void show(const Product& p) {cout << "Discount: " << discount << "%" << endl;  // 访问静态成员变量cout << "Price: $" << p.price << endl;            // 访问非静态成员变量}};// 构造函数Product(int p) : price(p) {}
};// 在类外定义并初始化静态成员变量
int Product::discount = 10;int main() {Product::Details d; // 创建嵌套类 Details 的对象Product p(100);     // 创建 Product 类的对象，价格为 100d.show(p);          // 调用 Details 类的成员函数，显示 Product 的信息return 0;
}

四 匿名对象：

定义：

匿名对象在C++中是指那些在创建时没有被赋予一个变量名的对象。它们的主要特点是生命周期非常短暂，只在创建它们的那条语句中存在，随后就会被销毁。匿名对象的使用场景通常是为了临时操作，比如传递对象作为函数参数或者调用成员函数。

代码演示：

#include <iostream>
using namespace std;class B
{
public:B(int b = 0): _b(b){cout << "B(int b)" << endl;}~B(){cout << "~B()" << endl;}void display() const{cout << "Value: " << _b << endl;}
private:int _b;
};int main()
{B(5).display(); // 创建一个匿名对象并调用其成员函数return 0;
}

让我们来主句分析：

  • B(5):

    • 这行代码创建了一个 B 类型的匿名对象。匿名对象意味着这个对象没有名字，也不会被存储在任何变量中。
    • 传递参数 5 给构造函数 B(int b)，因此 _b 被初始化为 5。
    • 构造函数 B(int b) 被调用，输出 "B(int b)"。

  • .display():

    • 匿名对象创建后，立即调用其成员函数 display()。
    • display() 函数输出成员变量 _b 的值，即 "Value: 5"。

  • 对象销毁:

    • 由于匿名对象的生命周期仅限于该语句，在调用 display() 函数后，对象立即被销毁。
    • 析构函数 ~B() 被调用，输出 "~B()"。

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