實驗四 靜態成員與友元
實驗目的和要求
瞭解成員函式的特性，掌握靜態成員、友元等概念。
實驗內容
1.除錯下列程式，寫出輸出結果，並分析輸出結果。
程式如下：
//sy4_1.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class My
{
public:
My(int aa)
{
A=aa;
B-=aa;
}
static void fun(My m);
private:
int A;
static int B;
};
void My::fun(My m)
{
cout<<"A="<<m.A<<endl;
cout<<"B="<<B<<endl;
}
int My::B=100;
int main()
{
My p(6),Q(8); //語句1
My::fun(p);
Q.fun(Q);
return 0;
}
執行結果：
分析：非靜態資料成員從屬於某個類，而靜態資料成員從屬於整個類。執行語句1時呼叫建構函式，使得物件P、Q的資料成員A的值分別是6和8，因此fun （）中輸出資料成員A的值分別是6和8。資料成員B的初始值為100，執行語句1，建立物件P，B的值改變為94，再建立物件Q時，B的值改變為86，因此fun（）中輸出的資料成員B的值都是86，所以輸出結果為A=6 B=86 A=8 B=86。
2.分析並除錯程式，完成下列問題。
//sy4_2.cpp
#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
class My
{
public:
My(double i=0){x=y=i;}
My(double i,double j){x=i;y=j;}
My(My&m){x=m.x;y=m.y;}
friend double dist(My&a,My&b);
private:
double x,y;
};
double dist(My&a,My&b)
{
double dx=a.x-b.x;
double dy=a.y-b.y;
return sqrt(dx*dx+dy*dy);
}
int main()
{
My m1,m2(15),m3(13,14);
My m4(m3);
cout<<"The distance1:"<<dist(m1,m3)<<endl;
cout<<"The distance2:"<<dist(m2,m3)<<endl;
cout<<"The distance3:"<<dist(m3,m4)<<endl;
cout<<"The distance4:"<<dist(m1,m2)<<endl;
return 0;
}
（1）指出所有的建構函式，它們在本程式中分別起什麼作用？
建構函式My(double i=0)用來對m1，m2進行初始化，My(double i,double j)對m3進行初始化，拷貝建構函式My(My&m)用來對m4進行初始化。
（2）指出設定預設引數的建構函式。
My(double i=0)為帶預設引數的建構函式。
（3）指出友元函式。將友元函式放到私有部分，觀察結果是否有變化。
dist()為友元函式，將其放到私有部分，編譯仍是正確的的，因為友元函式宣告時仍與普通函式一致的，所以編譯時不會出錯。
（4）寫出輸出結果，並分析輸出結果。
3、定義一個Student類，在該類定義中包括一個數據成員score（分數）、兩個靜態資料成員total（總分）和學生人數count；成員函式scoretotalcount（float s）用於設定分數、求總分和累計學生人數；靜態成員函式sum（）用於返回總分；靜態成員函式average（）用於求平均值。在main（）函式中，輸入某班同學的成績，並呼叫上述函式求全班學生的總分和平均分。
#include<iostream>
using namespace std;
class student
{
public:
void scoretotalcount(float s);
static float sum();
static float average();
private:
float score;
static float total;
static int count;
};
float student::total=0;
int student::count=0;
void student::scoretotalcount(float s)
{
score=s;
total+=score;
count++;
}
float student::sum(){return total;}
float student::average(){return total/count;}
int main()
{
float s;
int n;
student a[10];
cout<<"輸入學生個數：";
cin>>n;
cout<<"輸入學生成績：";
for(int i(0);i<n;i++)
{
cin>>s;
a[i].scoretotalcount(s);
}
cout<<"班級總分為：";
cout<<student::sum()<<endl;
cout<<"班級平均分為：";
cout<<student::average()<<endl;
return 0;
}
執行結果：
4、宣告Book與Ruler兩個類，二者都有weight屬性，定義二者的一個友元函式totalWeight（），計算二者的重量和。
#include<iostream>
using namespace std;
class Ruler;
class Book
{
public:
Book(int i=0){weight=i;}
friend float totalWeight(Book&m,Ruler&n);
private:
float weight;
};
class Ruler
{
public:
Ruler(int j=0){weight=j;}
friend float totalWeight(Book&m,Ruler&n);
private:
float weight;
};
float totalWeight(Book&m,Ruler&n)
{return m.weight+n.weight;}
int main()
{
int i,j;
cout<<"Book weight:";
cin>>i;
cout<<"Ruler weight:";
cin>>j;
Book B(i);
Ruler R(j);
cout<<"totalweight"<<totalWeight(B,R)<<endl;
return 0;
}
執行結果：
三、分析與討論
1、如何定義靜態資料成員和成員函式？
答：靜態資料成員不屬於任何物件，它不因物件的建立而產生，也不因物件的析構而刪除，它是類定義的一部分，所以使用靜態資料成員不會破壞類的隱蔽性。類中的靜態資料成員不同於一般的靜態變數，也不同於其他類資料成員。它在程式開始執行時建立而不是在物件建立時建立。它所佔空間的回收也不是在解構函式時進行而是在程式結束時進行。
成員函式用來描述物件的行為，與普通函式一樣，它可以過載，可以使用預設引數，還可以宣告為行內函數。
2、如何對靜態資料成員初始化？
答：靜態資料成員的初始化與一般資料成員不同，它的初始化不能在建構函式中進行。靜態資料成員初始化的格式為：<資料型別><類名>::<靜態資料成員>=<初始值>； 這裡的作用域運算子“：：”用來說明靜態資料成員所屬類。
3、靜態成員函式訪問靜態成員與非靜態成員有何區別？
答：C++中靜態成員函式是不能訪問非靜態成員的，但反過來就可以。
因為靜態成員是屬於類的，它可以在類物件沒有被初始化時就訪問，而非靜態成員則必須要在類物件初始化後才會被建立並初始化，所以在C++中靜態函式不能訪問非靜態成員。
4、如何呼叫靜態成員函式？
答：呼叫靜態成員函式的格式為： <類名>：：<靜態成員函式名>（<引數表>）或<物件名>：：<靜態成員函式名>（<引數表>） 靜態成員函式的主要作用是用來訪問同類中的靜態成員，維護物件之間共享的物件數。
5、如何理解“靜態成員不是屬於某個物件的，而是屬於類的所有物件的。”這句話？
答：靜態成員是指宣告為static的類成員，包括靜態資料成員和靜態成員函式，在類的範圍內所有物件共享該資料。
6、比較友元函式與一般函式在定義和呼叫方面的異同。
答：放在類體外定義的函式是一般函式；在類裡宣告一個普通函式，加上關鍵字friend，就成了該類的友元函式，它可以訪問該類的一切成員。呼叫友元函式的方式與普通函式的實現完全一樣。一個普通的函式可以定義為類的友元函式，一個類的成員函式也可以定義成另一個類的友元函式。