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【C++】const、static关键字和构造函数初始化

28 人参与  2024年02月20日 11:46  分类 : 《随便一记》  评论

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1. const修饰成员函数

1.1 语法格式

1.2 权限放大缩小

1.3 思考

1.4 解答

2. 再谈构造函数

2.1 构造函数体赋值

2.2 初始化列表

2.3 explicit关键字

3. static成员

3.1 静态变量

3.2 静态函数

3.3 静态成员变量


1. const修饰成员函数

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数,const修饰类成员函数,实际修饰该成员函数隐含的this指针,表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

1.1 语法格式

在成员函数的声明中使用const关键字的语法格式为:

返回类型 函数名() const;

在成员函数的定义中使用const关键字的语法格式为:

返回类型 类名::函数名() const {    // 函数体}

1.2 权限放大缩小

const 修饰的权限放大(扩大)或缩小(缩小)取决于成员函数和成员变量的修饰符。

成员函数:

如果一个非const成员函数被const修饰符修饰,它的权限会缩小,即它不能修改对象的非mutable成员变量,也不能调用非const成员函数。如果一个const成员函数被const修饰符修饰,它的权限保持不变,即它不能修改对象的任何成员变量,也不能调用非const成员函数。

成员变量:

如果一个非const成员变量被const修饰符修饰,它的权限会缩小,即它只能被const成员函数访问,而非const成员函数不能修改它。如果一个const成员变量被const修饰符修饰,它的权限保持不变,即它不能修改对象的任何成员变量,也不能调用非const成员函数。
class Example {private:    int data;    const int constData;    mutable int mutableData;public:    void nonConstFunc() {        data = 10; // 可以修改非const成员变量        constData = 20; // 错误!不能修改const成员变量        mutableData = 30; // 可以修改mutable成员变量        constFunc(); // 可以调用const成员函数        nonConstMemberFunc(); // 可以调用非const成员函数    }    void constFunc() const {        data = 10; // 错误!不能修改非mutable成员变量        constData = 20; // 错误!不能修改const成员变量        mutableData = 30; // 可以修改mutable成员变量        nonConstMemberFunc(); // 错误!不能调用非const成员函数    }    void nonConstMemberFunc() {        // 省略函数体    }};

1.3 思考

1. const对象可以调用非const成员函数吗?

2. 非const对象可以调用const成员函数吗?

3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗?

4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗?

1.4 解答

1. const对象不能调用非const成员函数。

const对象被视为只读对象,它的成员函数不能修改对象的状态。

因此,只有被声明为常成员函数的成员函数才能在const对象上调用。

#include <iostream>using namespace std;class Example {public:    void nonConstFunc()     {        cout << "Non-const member function." << endl;    }    void constFunc() const     {        cout << "Const member function." << endl;    }};int main() {    const Example obj;    obj.constFunc(); // 可以调用const成员函数    obj.nonConstFunc(); // 错误!不能调用非const成员函数    return 0;}

注释掉 “ obj.nonConstFunc(); ” 之后:

2. 非const对象可以调用const成员函数。

const成员函数是一种特殊的成员函数,它承诺不修改对象的状态。

因此,无论是非const对象还是const对象,都可以调用const成员函数。

#include <iostream>using namespace std;class Example {public:    void nonConstFunc()     {        cout << "Non-const member function." << endl;    }    void constFunc() const     {        cout << "Const member function." << endl;    }};int main() {    Example obj;    obj.constFunc(); // 可以调用const成员函数    obj.nonConstFunc(); // 可以调用非const成员函数    return 0;}

 3. const成员函数内不可以调用其他非const成员函数。

const成员函数调用非const成员函数,调用该const成员函数的对象已经被设置为const类型,只可以访问不能修改,在用该const成员函数访问其他非const成员函数可能会修改,因此const成员函数不能调用非const成员函数。

#include <iostream>using namespace std;class Example {public:    void nonConstFunc()     {        cout << "Non-const member function." << endl;    }    void constFunc() const     {        cout << "Const member function." << endl;        nonConstFunc(); // 可以调用非const成员函数    }};int main() {    Example obj;    obj.constFunc();    return 0;}

4.  非const成员函数内可以调用其他的const成员函数。

非const成员函数可以修改对象的状态,因此它在内部调用const成员函数时可以保证对象的状态不被修改。

#include <iostream>using namespace std;class Example {private:    int data;public:    Example(int val) : data(val)     {}    void nonConstFunc() {        cout << "Non-const member function." << endl;        constFunc(); // 可以调用const成员函数    }    void constFunc() const {        cout << "Const member function." << endl;        cout << "Data: " << data << endl;    }};int main() {    Example obj(10);    obj.nonConstFunc();    return 0;}

2. 再谈构造函数

2.1 构造函数体赋值

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。

2.2 初始化列表

初始化列表: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。

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

【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(且该类没有默认构造函数时)

3. 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。

4. 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

class A{public://A(int a = 0, int b = 1)A(int a, int b):_a(a){cout << "A(int a = 0)" << endl;}private:int _a;};class Date{public:// 初始化列表是每个成员变量定义初始化的位置// 能用初始化列表就建议用初始化列表Date(int year, int month, int day, int& x):_year(year),_month(month),_day(day),_n(1),_ref(x),_aa(1, 2),_p((int*)malloc(sizeof(4) * 10)){if (_p == nullptr){perror("malloc fail");}for (size_t i = 0; i < 10; i++){_p[i] = 0;}}private:// 声明int _year;int _month;int _day;// 必须走初始化const int _n;int& _ref;A _aa;int* _p;};int main(){// 对象实例化int x = 10;Date d1(2024, 1, 31, x);//A aa(2, 3); return 0;}

2.3 explicit关键字

explicit是一个关键字,用于声明构造函数为显示构造函数。

当一个构造函数被声明为explicit时,它不能被用于隐式转换,只能被用于显式地创建对象。这个关键字通常用于防止意外的隐式类型转换。

class MyInt {public:    explicit MyInt(int i)         : value(i)     {}    int getValue() const     {         return value;     }private:    int value;};void foo(MyInt mi) {    int i = mi.getValue();    // ...}int main() {    MyInt mi1 = 42;      // 错误,不能进行隐式转换    MyInt mi2(42);       // 正确,可以显式创建对象    foo(42);             // 错误,不能进行隐式转换    foo(MyInt(42));      // 正确,可以显式创建对象    return 0;}

3. static成员

static是用于修饰变量、函数和类成员的关键字。它可以有不同的作用,具体取决于它应用的位置。

3.1 静态变量

在函数内部使用static修饰的变量称为静态变量,它的生命周期是整个程序运行期间,而不是仅在函数调用时存在。

静态变量在内存中只有一个副本,且在第一次初始化时赋值,并且在程序结束时销毁。静态变量默认为0,除非显式初始化。

void foo() {static int count = 0; // 静态变量count++;cout << "Count: " << count << endl;}int main() {foo(); // 输出 Count: 1foo(); // 输出 Count: 2foo(); // 输出 Count: 3return 0;}

3.2 静态函数

在类内部使用static修饰的函数称为静态函数,它与类的实例无关,可以直接通过类名调用,而不需要创建对象。

静态函数只能访问类的静态成员变量和其他静态函数,不能访问非静态成员变量和非静态函数。

class MyClass {public:    static void myStaticFunc()     {        cout << "Static function!" << endl;    }};int main() {    MyClass::myStaticFunc(); // 直接调用静态函数    return 0;}

静态函数的特点:

静态函数属于类本身,而不是类的实例。静态函数可以直接通过类名调用,不需要通过对象来调用。静态函数无法访问非静态成员变量和非静态成员函数,因为它们是与对象相关的。静态函数可以访问静态成员变量和静态成员函数。静态函数在类的范围内具有全局可见性,可以在其他源文件中使用类名来调用静态函数。

 

3.3 静态成员变量

在类内部使用static修饰的成员变量称为静态成员变量,它是类的所有实例共享的,不属于任何特定对象。

静态成员变量在类内部声明,并在类外部进行定义和初始化。定义时需要指定数据类型,并且通常需要提供一个初始值。

声明静态成员变量:

class MyClass {public:    static int myStaticVar; // 静态成员变量的声明};

定义和初始化静态成员变量(在类外部):

int MyClass::myStaticVar = 0; // 静态成员变量的定义和初始化

静态成员变量可以像普通成员变量一样访问,可以通过类名和作用域运算符::,或者通过对象名和点操作符.来访问。

MyClass::myStaticVar = 5; // 通过类名访问静态成员变量MyClass obj;obj.myStaticVar = 10; // 通过对象名访问静态成员变量

静态成员变量的特点:

所有的类对象共享同一个静态成员变量。静态成员变量在程序开始时初始化,并在程序结束时销毁。静态成员变量可以被所有对象访问,但只有一个副本。静态成员变量可以被类的所有成员函数访问,包括静态成员函数和非静态成员函数。

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