【C++】类和对象(四)

前言：在类和对象中，我们走过了十分漫长的道路，今天我们将进一步学习类和对象，类和对象这块荆棘地很长，各位一起加油呀。

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目录标题

  • 类和对象
    • const修饰成员函数
    • 再谈构造函数之函数体赋值
    • explict关键字
    • static成员

类和对象

const修饰成员函数

在C++中，可以使用const关键字来修饰成员函数。const修饰符可以被应用于类的成员函数，这表示该函数不会修改任何类的成员变量。

当一个成员函数被const修饰时，它被称为常量成员函数。常量成员函数承诺不会修改任何成员变量。常量成员函数的定义和声明都必须包含const关键字。
语法格式：

返回类型 类名::函数名（）const
{
	//函数体
	...
	...
}

下面是一个示例：

class MyClass 
{
public:
    void nonConstFunction(int year,int month ,int day); 
    // 非常量成员函数             
    void nonConstFunction() const;  // 常量成员函数
private:
    int _day;
    int _month;
    int _year;
};

void MyClass::nonConstFunction(int year = 1,int month = 1 ,int day =1) 
{
    // 对成员变量进行修改
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
}

void MyClass::nonConstFunction() const 
{
    // 不对成员变量进行修改
    cout << "year: " << _year << " month: " << _month << " day: " << _day << endl;
}

在上面的示例中，nonConstFunction是一个非常量成员函数，可以修改成员变量。而nonConstFunction的const版本是一个常量成员函数，不会修改成员变量。

那我们思考一下为什么在上面这个示例中，const修饰了以后就无法对里面的成员变量进行修改了？请看下图：
在这里插入图片描述

在上图中我们可以知道，编译器会对this指针加上const进行修饰，让外部变量无法对其修改

如果在上面式子中我们对const修饰的成员函数中的成员变量进行修改，就会出现如下情况，如下所示：
在这里插入图片描述
使用const修饰常量成员函数的好处是可以在常量对象上调用该函数，而不会导致编译错误。这样可以提高代码的可读性和安全性。

注意事项:
C++中const成员函数有以下限制：

  1. const成员函数不能修改类的非静态数据成员。这是因为const成员函数保证不会修改对象的状态，所以不能修改任何非静态数据成员。

  2. const成员函数只能调用其他const成员函数。这是因为const成员函数保证不会修改对象的状态，所以只能调用其他也不会修改对象状态的const成员函数。

  3. const成员函数不能通过指针或引用返回非const指针或引用。这是因为const成员函数要保证不会修改对象的状态，所以不能返回非const指针或引用，否则调用者就可以通过这个指针或引用修改对象的状态。

  4. const成员函数可以被非const对象和const对象调用。非const对象调用const成员函数时会被自动转换为const对象。

  5. const成员函数不能被声明为虚函数。虚函数是根据对象的动态类型来调用的，而const成员函数是根据对象的静态类型来调用的，所以不能将const成员函数声明为虚函数。

再谈构造函数之函数体赋值

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。

  • . 初始化列表：构造函数可以通过初始化列表来初始化成员变量。在构造函数的参数列表后面使用冒号（:）来定义初始化列表，然后通过成员变量名称和初始值来初始化成员变量(当然这个括号里面也可以写一个有返回值的表达式)。例如：
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

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：
    引用成员变量，const成员变量，自定义类型成员(该类没有默认构造函数)

实例演示：

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{
		cout <<"_a: " << _a << endl;
	}
private:
	int _a;
};

class d
{
public:
	d(int a, int b, int c)
		:_aa(a),
		_b(b),
		_c(c)
	{
		cout << "_b: " << _b << endl;
		cout << "_c: " << _c << endl;
	}

private:
	A _aa;//自定义变量
	int& _b;//引用
	const int _c;//const
};

int main()
{
	d d1(10, 20, 30);

	return 0;
}

在这里插入图片描述

  1. 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。
  2. 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

在C++中，构造函数体赋值的注意事项如下：

  1. 初始化列表的优先级高于构造函数体内的赋值：如果同时在初始化列表和构造函数体内对成员变量进行赋值，初始化列表中的赋值操作会先于构造函数体内的赋值操作执行。

  2. 成员变量的声明顺序决定了初始化的顺序：成员变量在类中的声明顺序决定了它们初始化的顺序。在构造函数体内的赋值操作也会按照成员变量的声明顺序进行。

  3. 成员变量的初始化顺序与初始化列表中的顺序一致：在初始化列表中的顺序决定了成员变量初始化的顺序。如果在初始化列表中没有给出某个成员变量的初始值，该成员变量会按照默认构造函数进行初始化。

  4. 常量成员变量必须在初始化列表中进行初始化：对于类中的常量成员变量（const类型），它们必须在初始化列表中进行初始化，而不能在构造函数体内进行赋值操作。

  5. 使用成员初始化列表可以提高效率：使用成员初始化列表可以在对象构造时直接进行赋值操作，避免了先构造默认对象再赋值的额外开销，因此可以提高效率。

总体而言，通过初始化列表进行成员变量的赋值是更好的选择，除非有特殊需要，如需要在构造函数体内做其他逻辑处理，才使用构造函数体内的赋值语句。

explict关键字

在C++中，explicit也是一个关键字，但其使用情况与C#中的略有不同。

在C++中，explicit关键字可以用于单参数构造函数（或转换函数），以防止编译器进行隐式类型转换。默认情况下，单参数构造函数可以用于隐式类型转换。但是，当我们使用explicit关键字来修饰该构造函数时，它将变为只能进行显式类型转换的构造函数，禁止隐式转换。

下面是一个使用explicit关键字的示例：

class Number {
private:
    int value;
public:
    explicit Number(int value) : value(value) {}
 
    int getValue() const {
        return value;
    }
};

void printNumber(const Number& number) {
    std::cout << number.getValue() << std::endl;
}

int main() {
    int intValue = 10;

    // 隐式类型转换不被允许
    // Number number = intValue;

    // 显式类型转换
    Number number = Number(intValue);

    printNumber(number);

    return 0;
}

在这里插入图片描述

在上面的示例中，Number类定义了一个带有单参数的构造函数，并使用explicit关键字进行修饰。在main函数中，我们首先声明一个int类型的变量intValue，并将其赋值为10。然后，我们尝试使用隐式类型转换将intValue转换为Number类型，但由于Number类的构造函数使用了explicit关键字，这会导致编译错误。接着，我们使用显式类型转换将intValue转换为Number类型，并将结果赋值给number变量。最后，我们通过调用printNumber函数，将number对象传递给它并输出结果。可以看到，通过使用explicit关键字，我们可以明确指定我们希望进行显式类型转换，从而避免了隐式类型转换可能带来的意外行为。

static成员

在C++中，static关键字可以应用于类的成员，用于指示该成员是静态的。静态成员与类的实例无关，它们属于整个类而不是类的实例。以下是一些关于C++中静态成员的信息：

  1. 静态数据成员：静态数据成员与类的所有实例共享，它们只有一个副本。可以在类的内部声明并在类的外部初始化。静态数据成员必须在类的定义之外进行初始化，并且必须在类的外部定义。并且静态成员变量是在初始化时分配内存的，程序结束时释放内存。
class MyClass 
{
public:
	static int staticData; // 声明静态数据成员
	int unstaticData = 10; //声明并初始化非静态成员
};

int MyClass::staticData = 0; // 初始化静态数据成员

int main() 
{
	MyClass obj1;
	MyClass obj2;
	obj1.staticData = 5;
	cout <<"非静态成员: " << obj1.unstaticData << endl; //输出非静态成员
	cout <<"静态成员: " << obj2.staticData << endl; // 输出静态成员: 5
	return 0;
}

在这里插入图片描述

  1. 静态成员函数：静态成员函数没有访问类的任何实例成员的权限，它们只能访问静态成员。静态成员函数可以通过类名或对象名来引用，非静态成员函数只能通过对象名引用。
class MyClass 
{
public:
    static void StaticFunction()//静态成员函数 
    {
        cout << "Static Function" << endl;
    }
    void UnstaticFunction()//非静态成员函数
    {
        cout << "UnStatic Function" << endl;

    }
};

int main() {
    MyClass d1;
    MyClass::StaticFunction(); // 输出: Static Function
    d1.UnstaticFunction();  //输出: UnStatic Function
    return 0;
}

在这里插入图片描述
静态成员提供了一种在类的所有实例之间共享和访问数据的方式。在某些情况下，静态成员函数可以用作工具函数或全局函数的替代品。然而，静态成员应谨慎使用，因为它们破坏了封装性和面向对象设计的一些原则。

好啦，今天的内容就到这里啦，下期内容预告类和对象(五)友元、内部类、匿名对象等，下期就会对类和对象进行最后的收尾了，各位加油呐！

结语：今天的内容就到这里吧，谢谢各位的观看，如果有讲的不好的地方也请各位多多指出，作者每一条评论都会读的，谢谢各位。

🌏🗺️ 这里祝各位新年快乐 💞💞

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