C++静态成员和友元成员的理解
面向对象程序设计课堂笔记
对静态成员的理解
在之前的学习过程中我们已经了解到模块数据的共享与保护机制，比如：数据成员对外不公开，对象里定义的变量也具有作用域等等。
对于一个类，函数成员是所有的对象相同的，而数据成员则是各自不同的。如果这时候我们引入了一个新的数据成员，对于所有的对象来说，他的值都是相同的，此时再去对每一个对象定义一次此数据成员则显得冗杂。由此，我们引入了静态数据成员。
根据上一段的解释，可以看出静态数据成员的简单定义：是类共有的数据，类的所有成员都维护这一个数据。
在代码中这样定义：
class A{
private:
int b;///一般数据成员
static int exnum;///静态数据成员
}
对于程序中的模块，都会在内存中占据一定的存储空间，那么静态数据成员exnum又是如何存储的呢？
因为静态数据成员是类共有的成员，所以他不会占用对象的存储空间。可以结合下面的代码进行理解：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class A{
private:
int b;
static int exnum;
};
int main(){
A a;
cout<<sizeof(A)<<endl;
cout<<sizeof(a)<<endl;
return 0;
}
运行结果如图：
因为int类型的b在内存中占四个字节，也就说明了exnum并没有存储在对象a中。
具体有关的理解的博客：传送门
变量在使用前都需要初始化，这个也不例外。初始化的语法如下：
int A::exnum=0;
其中“::”是预作用符，表示后面的操作对象属于哪个类。
定义一个东西后，我们需要使用，那么我们如何访问这一成员呢。
通过之前的学习，我们可以知道下面的方式是可以访问exnum的：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class A{
private:
int b;
static int exnum;
public:
A(){exnum=exnum+1;}///构造函数
void shownum(){cout<<"当前的生存对象个数为："<<exnum<<endl;}
~A(){exnum=exnum-1;}///析构函数
};
int A::exnum=0;
int main(){
A a;
a.shownum();
return 0;
}
以上方式是通过对象来访问静态成员，这也就说明了对象具有静态成员的访问权。
但是如果我们还没有构造对象，又该如何访问呢。
前面静态数据成员的定义已经指明，静态成员属于类，所以我们可以通过通过类名直接访问。理论上如果exnum是public的，这是可行的，但是exnum是私有的数据成员，由于模块的安全性，语法并不支持这种操作。
这时候我们希望某些函数的调用也不依赖于对象，就可以再引进一个静态函数了，与静态数据成员类似，这一函数也是属于类，由类直接调用。
代码如下：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class A{
private:
int b;
static int exnum;
public:
A(){exnum=exnum+1;}///构造函数
static void shownum(){cout<<"当前的生存对象个数为："<<exnum<<endl;}
~A(){exnum=exnum-1;}///析构函数
};
int A::exnum=0;
int main(){
A::shownum();
return 0;
}
关于对友元函数的理解都在代码里了~
作业：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class StaticTest{
public:
StaticTest(int x, int y, int z); ///内联构造函数在类里的定义
void ObjectShowInfo(){
cout<<"("<<a<<","<<b<<","<<c<<")"<<endl;
}
static void ObjectShowSum(){///静态函数，调用不依赖于对象
cout<<"sum="<<sum<<endl;
}
void ShowObjectInfo(StaticTest& s);///内联函数，输出sum值
private:
int a, b, c;///一般成员，只能通过对象调用
static int sum; ///静态数据成员，可以通过对象访问，也可以通过类名直接访问
//sum记录产生的所有对象的数据成员A、B、C之和
};
///内联构造函数
StaticTest::StaticTest(int x, int y, int z):a(x),b(y),c(z){
cout<<"构造函数"<<endl;
sum+=x+y+z;///更新sum的值
}
int StaticTest::sum=0;///静态数据成员的初始化，一定不要忘记
void StaticTest::ShowObjectInfo(StaticTest& s)
{ //一种是直接操作数据成员输出
//调用其他函数功能
//以上两种方式选一
///调用函数功能进行成员的输出
cout<<"调用函数功能进行成员的输出"<<endl;
s.ObjectShowInfo();
s.ObjectShowSum();
cout<<"直接操作进行数据成员的输出"<<endl;
cout<<s.a<<" "<<s.b<<" "<<s.c<<" "<<s.sum<<endl;
}
int main(void)
{
///生成两个对象 M N
StaticTest m(1,2,3);
StaticTest n(4,5,6);
///调用一般成员显示信息
m.ObjectShowInfo();
n.ObjectShowInfo();
///对象调用静态成员显示信息和sum
m.ShowObjectInfo(m);
m.ObjectShowSum();
///类作用域调用静态成员
StaticTest::ObjectShowSum();
return 0;
}
/*
运行结果如下：
构造函数
构造函数
(1,2,3)
(4,5,6)
调用函数功能进行成员的输出
(1,2,3)
sum=21
直接操作进行数据成员的输出
1 2 3 21
sum=21
sum=21
*/
/* 添加友元，float MyDistance( pb, pe)
sqrt((pe.x - pb.x) * (pe.x - pb.x) + (pe.y - pb.y) * (pe.y - pb.y));
*/
#include <math.h>
#include <iostream>
using namespace std;
class MyPoint{
public:
MyPoint(int ix, int iy):x(ix),y(iy){
cout<<"构造函数"<<endl;
}
void print() {
cout << "(" << x<< "," << y<< ")" << endl;
}
///友元之普通函数
friend double MyDistance( MyPoint& pb,MyPoint& pe);
/*
要注意：如果友元函数时全局函数，直接声明即可
但如果该友元函数是某个类中的函数，需要加预作用符说明该函数属于哪一类
*/
private:
int x;
int y;
};
/*
友元函数的定义：如果一个类允许某外部函数具有其成员函数的权限
即可以直接访问类内成员，那么在该类的定义中应当声明此函数为友元函数
*/
double MyDistance( MyPoint& pb,MyPoint& pe){
return sqrt(1.0*(pe.x - pb.x) * (pe.x - pb.x) + 1.0*(pe.y - pb.y) * (pe.y - pb.y));
}
int main()
{
MyPoint pt1(1, 2);
MyPoint pt2(1, 4);
cout << "pt1和pt2之间的距离: " << MyDistance(pt1, pt2) << endl;
return 0;
}
#include <math.h>
#include <iostream>
using namespace std;
/*
如果想要一个类里的函数都变为另一个类里的友元函数，
可以直接逐个把其变为友元函数，但这样显得过于繁杂，
所以我们也可以将该类变为友元类，语法是先在类前加前向声明，
再在类内定义说明
*/
///类的前向声明
class MyLine;
class MyPoint
{
public:
MyPoint(int ix = 0, int iy = 0) :x(ix), y(iy) {cout<<"构造函数"<<endl;}
void print() {
cout << "(" << x<< "," << y<< ")" << endl;
}
///友元类
friend class MyLine;
private:
int x;
int y;
};
class MyLine
{
public:
double MyDistance(MyPoint& pb,MyPoint& pe){
return sqrt(1.0*(pe.x - pb.x) * (pe.x - pb.x) + 1.0*(pe.y - pb.y) * (pe.y - pb.y));
}
void ShowPoint(MyPoint& p){
cout << "(" <<p.x<< "," <<p.y<< ")" << endl;
}
void showLine(MyPoint& pb,MyPoint& pe) {
ShowPoint(pb);
ShowPoint(pe);
}
};
int main(void)
{
MyPoint pt1(1, 2);
MyPoint pt2(3, 4);
MyLine line;
line.showLine(pt1,pt2);
cout << "pt1和pt2之间的距离: " << line.MyDistance(pt1, pt2) << endl;
return 0;
}
完结撒花~
