我与C++的爱恋：类和对象（四）

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朋友们大家好！本篇是类和对象的最后一个部分。

一、static成员

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
统计A类中创建了多少个对象

class A
{
public:
	A()
	{}

	A(const A& a)
	{

	}
private:
};
A Func()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	A aa1;
	A aa2;
	Func();
	return 0;
}

我们可以想象一下用了多少次构造函数就创建了多少对象，我们可以通过全局变量来计数

int count=0;
class A
{
public:
	A()
	{
	++count;
	}

	A(const A& a)
	{
	++count
	}
private:
};
A Func()
{
	A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	A aa1;
	A aa2;
	Func();
	cout<<count<<endl'
	return 0;
}

但这个count是全局变量可能会被随意修改，能不能把他封装到类中呢？

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

	A(const A& a)
	{
	++count
	}
private:
int count=0;
};

但是这里会是临时拷贝可能不是同一个count；
这里需要设置为静态变量

private:
static int count=0;

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。所以需要在类外定义

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

	A(const A& a)
	{
	++count
	}
private:
static int count=0;
};
int A::count=0;

这个count则受到类的限制，无法随意访问，如果想访问count，有两种办法：

方法一，将count改为公有，但是破坏了封装性，不建议
方法二，get函数

class A
{
public:
A() { 
	++_scount;
}
A(const A & t) {
	++_scount; 
}
~A() {
	--_scount;
}
static int GetACount() { //get
	return _scount; 
}
private:
static int _scount;
};
//int A::_scount = 0;  方式一不推荐
void TestA()
{
	cout << A::GetACount() << endl;
	A a1, a2;
	A a3(a1);
	cout << A::GetACount() << endl;
}

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

	A(const A& a)
	{
	++count
	}
	static int Getcount(){
		return count;
	}
private:
static int count=0;
};

静态成员函数在类中有特殊的作用和行为.
静态成员函数不能调用非静态成员函数，
非静态成员函数可以调用静态成员函数。
静态成员函数通常用于提供一些与类的任何特定实例无关的功能，或者访问静态成员变量，而不依赖于类的对象。在设计类时，如果某个函数的行为不需要依赖于对象的状态，那么就应该将其声明为静态的

1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
static成员 不能给缺省值，因为缺省值是给初始化列表，静态区不存在对象中不走初始化列表。

二、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

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。

1.重载<<和>>

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


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;
};

我们之前重载时会不符合常规调用。
作为成员函数重载，this指针占据了第一个参数，意味着Date必须是左操作数
所以这个函数只能写成全局函数，这里访问不了私有先置为公有

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
	
//private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void operator<<(ostream& out,const Date &d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" <<d._day;
}
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 22);
	cout << d1;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
这下可以访问了，但不能连续赋值。

	Date d1(2024, 4, 22);
	Date d2(2024, 4, 20);
	cout << d1<<d2;

在这里插入图片描述
在这里我们可以理解为cout是从左往右进行的 cout<<d1 返回cout,返回后再继续流输出。

ostream& operator<<(ostream& out,const Date &d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" <<d._day;
}

同理可以写出流提取：

istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
 _cin >> d._year;
 _cin >> d._month;
 _cin >> d._day;
 return _cin;
}

2.友元函数

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。

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;
};

友元函数的特点
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
友元函数不能用const修饰
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
友元函数的调用与普通函数的调用原理相同

3.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。

class Time
{
	friend class Date;//日期类中可以直接访问Time中的私有成员变量，但是Time中不能访问Date的私有
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;
};

需要注意：
1.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。
2.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。
3.友元关系不能继承。

三、内部类(内部类是外部类的私有)

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（仅仅受到类域限制），它不属于外部类，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

内部类就是外部类的友元类（内部类可以访问外部类），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

class A
{
private:
	static int k;
	int h;
public:
	class B // B天生就是A的友元
	{
	public:
		void fun(const A& a)
		{
			cout << k << endl;//OK
			cout << a.h << endl;//OK
		}
	};
};
int A::k = 1;
int main()
{
	A::B b;
	b.fun(A());

	return 0;
}

B可以访问A的所有成员
特性：

1.内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
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。
3.sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系

	A::B b;

B这个类受到A类的类域的限制

四、匿名对象

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

有名对象：
A aa1 A aa2(2)
匿名对象：
A() A(11)

class A
{
public:
    A(int a = 0)
        :_a(a)
    {
        cout << "A(int a)" << endl;
    }
    ~A()
    {
        cout << "~A()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};

int main()
{
	A aa1(1);
    A();
// 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,下一行他就会自动调用析构函数
    return 0;
}

在这里插入图片描述
其中第二，三行是A()的构造函数和析构函数。

class Solution {
public:
 int Sum_Solution(int n) {
 //...
 return n;
 }
};
int main()
{
	Solution().Sum_Solution(10);
	return 0;
}

匿名对象在这样场景下就很好用，当我需要一个临时对象去调用其成员函数，但又不想为这个临时使用的对象创建一个具体的变量名，这样使用就很方便。

拷贝对象时的一些编译器优化：
隐式类型，连续构造+拷贝构造->优化为直接构造
一个表达式中，连续构造+拷贝构造->优化为一个构造
一个表达式中，连续拷贝构造+拷贝构造->优化为一个拷贝构造

本节内容到此结束！感谢大家观看！！

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