C++: 类和对象（下）

1.0 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

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class QQ {
public:
    //加上explicit就不支持隐私类型转换
    //explicit QQ(int q1) 
    QQ(int q1)
    {
        qq1 = q1;
        cout << "QQ constructed with int: " << q1 << endl;
    }
    //explicit QQ(int q1, int q2)
    QQ(int q1, int q2)
        :qq1(q1)
        ,qq2(q2)
    {}
    void show() const {
        cout << "Value: " << qq1 << qq2 << endl;
    }

private:
    int qq1;
    int qq2;
};

int main() {
    //构造⼀个QQ的临时对象，再⽤这个临时对象拷⻉构造a3
    // 编译器遇到连续构造+拷⻉构造->优化为直接构造
    QQ  a = 1;
    a.show();

    const QQ& a2 = 1;

    //C++11之后才⽀持多参数转化
    QQ a3 = { 3,3 };

    return 0;
}

2.0 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。

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class MyClass {
public:
 static void fun() {
        // 访问静态成员变量
        cout << val<< std::endl;
    }
	static int val;
};

// 类外初始化
int MyClass::val= 10;


//通过类名访问
MyClass::val = 10;
MyClass::fun();

//通过对象名（不推荐）
MyClass obj;
obj.val= 20;
obj.fun();

3.0 友元

友元是 C++ 中的一种特殊机制，它允许外部的函数或类访问类的私有成员和保护成员。通常情况下，类的私有成员不能被外部直接访问，但通过友元声明，类可以赋予特定的函数或类访问这些成员的权限。

3.1.0 友元函数

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class QQ {
private:
	int _val;

public:
	QQ(int val) 
		: _val(val)
	{}

	// 声明外部函数为友元
	friend void display(const QQ& obj);
};

// 友元函数
void display(const QQ& obj) {
	cout << "Private _val: " << obj._val << endl;
}

display函数作为QQ的有元函数被声明，因此可以访问QQ里的私有成员。

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，他不是类的成员函数。

3.2.0 友元类

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class QQ {
private:
	int _val;

public:
	QQ(int val) 
		: _val(val)
	{}

	// 声明QQFriend类为友元
	friend class QQFriend;
};
class QQFriend {
public:
	void display(const QQ& obj)
	{
		// 可以访问 MyClass 的私有成员
		cout << "Private _val: " << obj._val << endl;
	}
};

QQFriend 被声明为QQ的友元类，QQFriend类可以访问QQ的private。

3.3.0 注意：

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。
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。

4.0 内部类

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。

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class OuterClass {
private:
	int _OuterVal;

public:
	OuterClass(int val) : _OuterVal(val) {}

	// 内部类定义
	//默认InnerClass为OuterClass的友元类
	class InnerClass {
	private:
		int _innerVal;

	public:
		InnerClass(int val) : _innerVal(val) {}

		void display(const OuterClass& O) {
			cout << "Inner class variable: " << _innerVal << endl;
			cout << "Outer class variable: " << O._OuterVal << endl;
		}
	};

	void displayOuter() {
		cout << "Outer class variable: " << _OuterVal << endl;
	}
};

5.0 匿名对象

匿名对象是指那些没有显式名称的对象，通常在创建时被直接初始化并使用。

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。

5.1.0 临时对象

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class QQ {
public:
	QQ() 
    {
        cout << "QQ()\n"; 
    }
	~QQ() 
    { 
        cout << "~QQ()\n"; 
    }
};

int main() 
{
	// 创建匿名对象并直接调用它的构造函数
	QQ();
	// 程序结束时会调用匿名对象的析构函数
	return 0;
}

匿名对象 QQ() 被创建，但没有被保存为任何变量。它在创建后立即被销毁。

5.2.0 临时对象作为函数参数

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class QQ {
public:
	QQ(int value) 
    { 
        cout << "QQ(int value) " << value << endl; 
    }
	~QQ() 
    {
        cout << "~QQ()\n"; 
    }
};

void func(QQ obj) 
{
	cout << "func(QQ obj)\n";
}

int main() 
{
	func(QQ(10));  // 创建一个匿名对象并传递给函数
	return 0;
}

QQ(10)创建了一个匿名对象，并将其作为参数传递给 func 函数。函数执行完毕后，匿名对象的析构函数被调用。

5.3.0 通过返回值创建匿名对象

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class QQ {
public:
	QQ() 
	{ 
		cout << "QQ()\n"; 
	}

	~QQ()
	{
		cout << "~QQ()\n";
	}
};

QQ func() {
	return QQ();  // 返回一个匿名对象
}

int main() {
	QQ obj = func();  // 接收匿名对象
	return 0;
}

func函数返回了一个匿名对象 QQ()，并在 main 函数中接收。匿名对象在返回后立即创建并销毁，构造和析构函数被调用。

6.0 拷贝构造时编译器的优化

如何优化C++标准并没有严格规定，各个编译器会根据情况⾃⾏处理。当前主流的相对新⼀点的编译器对于连续⼀个表达式步骤中的连续拷⻉会进⾏合并优化，有些更新更"激进"的编译器还会进⾏跨⾏跨表达式的合并优化。

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class QQ
{
public:
	QQ(int a = 0)
		:_a1(a)
	{
		cout << "QQ(int a = 0)——构造" << endl;
	}
	QQ(const QQ& aa)
		:_a1(aa._a1)
	{
		cout << "QQ(const QQ& aa)——拷贝构造" << endl;
	}
	QQ& operator=(const QQ& aa)
	{
		cout << "QQ& operator=(const QQ& aa)——赋值构造" << endl;
		if (this != &aa)
		{
			_a1 = aa._a1;
		}
		return *this;
	}
	~QQ()
	{
		cout << "~QQ()——析构" << endl;
	}
private:
	int _a1 = 1;
};
void f1(QQ aa)
{}
QQ f2()
{
	QQ qq;
	return qq;
}

隐式类型，直接构造 + 拷⻉构造-> 优化为直接构造

直接构造 + 拷⻉构造-> 优化为直接构造

直接构造+拷贝构造+拷贝构造 -> 优化为直接构

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。原始发表：2025-04-21，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除函数优化c++变量对象

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