初始化列表
前言
- 在上一篇文章中,我们学习了构造函数,以用来实现自定义类型的自动初始化,但是我们当时的方式真的是真正意义上的初始化吗?我们知道,所谓初始化,是伴随着一个变量被创建出来时一起存在的。换句话来说,初始化只能有一次,即随着变量的创建而产生。而我们以往的方式实际上是一种赋值,通过函数体来实现赋值。
也就是说,我们之前的操作并不是真正的初始化操作,我们还可以再次进行验证一下。假如我们的类成员变量里存在一个const类型的变量。(const修饰的变量具有常数性,即只能初始化一次,初始化后的值就是该变量的值,不可再被修改)。
那么针对这种现象,应如何解决呢?这就运用到了此次的初始化列表
初始化列表的使用
使用方式:
- 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。(程序运行时,会先走初始化列表,再走构造函数的函数体,即在进入函数体之前,变量已经被初始化列表进行初始化)
注意事项
对于一般类型的成员变量,我们可以使用初始化列表,也可以使用函数体赋值的方式,实现初始化。但是对于以下几种,则必须使用初始化列表:
- const修饰的变量
- 引用成员变量
- 自定义类型成员(且该自定义类型没有默认构造函数时)
因此建议大家:能使用初始化列表,就使用初始化列表!
初始化列表的初始顺序
- 初始化列表的初始化顺序取决于声明的顺序!如下:
总结起来就一句话:能用初始化列表初始化,就用初始化列表!
explicit关键字
隐式类型转换
我们知道,在进行赋值操作时,假如两边类型不匹配,我们会用()进行强制类型转换,比如int a=(int)1.1,我们将浮点型数据强制转换为了整型数据,这种由我们自己进行的类型转换叫做显示类型转换。
而与之对应的便是隐式类型转换,由编译器来自动实现。比如我们这么来写:int a = 1.1;这中间便发生了隐式类型转换。同样,对于自定义类型也会发生隐式类型转换,如下:
但是实际上运行的结果是什么呢?
我们会发现编译器并没有调用拷贝构造,这是为什么呢?这是由于我们的编译器对此进行了优化,直接将构造+拷贝构造优化为直接构造。(后面会讲编译器的优化,这里我们只需要明白,自定义类型也会发生隐式类型转换)
同样,C++11中支持多参的构造函数进行隐式类型转换。如下:
不过这种隐式类型转换的代码可读性太差了,为了限制自定义类型对象的这种行为,我们可以使用关键字explicit,我们在构造函数前面加上explicit,就会禁止这种隐式类型转换行为。如下:
static成员
修饰普通对象
早在C语言阶段我们就见识过该关键字,static修饰的变量存放在静态区,只能初始化一次,生命周期随着整个程序的结束而结束。
放在类中修饰类成员
static修饰的类成员成为静态成员函数/静态成员变量,具有如下特征:
- 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
- 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
- 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
- 静态成员函数没有隐藏的this指针,不能访问任何非静态成员
- 静态成员也是类的成员,受public、protected、private 访问限定符的限制
我们通过如下案例来更好的理解:
不仅如此,静态成员函数不可以访问类成员变量,但是,类成员函数可以访问静态成员变量!
那么它有什么用呢?实际上用处确实不是很常用,但是在有些场景下就会用起来比较舒服,就比如下面的一个牛客题目,用它来做会很舒服,大家可以试一下(点击传送)。
友元函数与友元类
友元函数
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。也就是说,友元函数会突破private的限制,使普通的函数也可以访问类中的成员变量。如下:
class A
{
//将函数定义放在类中,并加上friend,使其成为友元函数,实现对类中private限制的成员变量的访问
friend int Get_a(const A& d);
public:
A()
:_a(10)
{}
private:
int _a;
};
//普通的函数,按理说无法访问private限制的类成员变量,但是我们成为友元函数后,就可以进行访问了
int Get_a(const A& d)
{
return d._a;
}
int main()
{
A aa;
cout << Get_a(aa) << endl;//10
}
- 这里有以下几点需要注意:
- 友元函数是单向的,即我是你的友元函数,我可以访问你,但是你不可以访问我。
- 友元函数不具有传递性。即a是b的友元,b是c的友元,但是这里a不是c的友元
- 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
- 友元函数不能用const修饰
- 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
- 不具有继承性(后面讲到继承时会提)
友元类
与友元函数相通,这里我们将一个类的声明放在另一个类中,并在前面加上friend关键字,就会变成这个类的友元类。就可以实现对该类中的私有成员进行正常访问。(注意事项与友元函数相同)
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;
};
注意,这里Date是Time的友元类,Date可以访问Time的私有成员变量,但是Time类不可以访问Date中的私有成员变量。(原因与成员函数相同,单向性)。
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。也就是在类中定义一个类。当然,这种情况我们实际上并不常用,不过该知道的还是要知道。
先来看以下它的特点
- 天生就是外部类的友元,即内部类可以访问外部类的私有成员变量
- 独立存在,不参与计算外部类的大小。
- 受类访问限定符的限制,如果定义在private里,则无法被直接调用
- 对于外部类的static成员变量,内部类可以直接使用,不需要外部类的对象/类名。
class A
{
private:
static int _a;
int _b = 10;;
public:
//B是A的内部类,不参与A对象的大小计算,B天生是A的友元类
//受类访问限定符的影响
class B
{
public:
void test(const A& d)
{
cout << d._b << endl;//可以访问外部类的私有成员变量
cout << _a << endl;//直接使用static成员
}
private:
int _c;
};
};
int A::_a = 20;
int main()
{
A a;
A::B b;//定义内部类(此时处于public,可以通过类作用域限定符来定义)
b.test(a);//10 20
cout << sizeof(a) << endl;//大小为4,内部类不参与外部类大小计算
}
匿名对象
匿名对象,匿名,即不用取名字。我们可以这样来定义一个类对象。
特点:“死的快”(生命周期只有一行),实例化对象时不用取名字。
拷贝对象时编译器的优化
在前面就已经提到了编译器进行的一些优化,这里我们再来谈一谈,编译器会在哪些情况下进行优化,会怎么进行优化呢?我们来定义这么一个类,来进行观察
class A
{
public:
//构造
A(int a = 10)
:_a(a)
{
cout << "A(int a=10)" << endl;
}
//拷贝构造
A(const A& aa)
:_a(aa._a)
{
cout << "A(const A& aa)" << endl;
}
//运算符重载
A& operator=(const A& aa)
{
cout << "A& operator=(const A& aa)" << endl;
if (this != &aa)
{
_a = aa._a;
}
return *this;
}
//析构
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _a;
};
传参时的优化
void func1(A a)
{}
void func2(const A& a)
{}
传返回值的优化
end
生活原本沉闷,但跑起来就会有风!????